2021 Fiscal Year Research-status Report
ヒト胎盤幹細胞を用いた胚着床オルガノイドの創出と着床不全細胞治療への挑戦
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21K19546
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
有馬 隆博 東北大学, 医学系研究科, 教授 (80253532)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
小林 記緒 東北大学, 医学系研究科, 助教 (10803885)
小林 枝里 東北大学, 医学系研究科, 助教 (70634971)
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| Project Period (FY) |
2021-07-09 – 2023-03-31
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| Keywords | 生殖補助医療（ART） / 胚着床不全 / 胎盤幹細胞 / オルガノイド |
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| Outline of Annual Research Achievements |
晩婚化や初産の高齢化により、体外受精や顕微授精などの生殖補助医療（ART）を選択する不妊治療患者数は、年々増加の一途を辿っている。しかし、ARTの成功率は、約25%程度に頭打ち状態であり、不成功例の主原因は、胚着床（機能）不全が指摘されている。また、この着床不全は、胚（受精卵）と子宮内膜の微小環境の不適性化が原因で生じると推測されているが、ホルモン補充療法による治療効果はほとんど認められない。そのため、本研究では、まずヒト胎盤幹（TS）細胞と子宮内膜細胞の共存した胚着床オルガノイドモデルを作製し、ヒト着床機序について理解を深め、子宮内膜に直接作用するTS細胞の着床不全に対する有効性を、in vitroにて検証することを目的とする。初年度は、TS細胞だけでなくTS細胞オルガノイド（トロフォシスト）やナイーブ型ES細胞より分化誘導した胚盤胞様構造物（ブラストイド）と子宮内膜（上皮に加え、間質細胞も付加）を用いたヒト胚着床オルガノイドを作製し、着床を再現する形態的な遺伝子発現による評価を行った。その結果、トロフォミストとブラストイドおよび子宮内膜細胞のオルガノイドを作製し、両者が共存可能かつ子宮内の胎盤発生を促す培養条件を検討した。その際、オルガノイド共培養時の子宮内膜上皮の応答については、細胞肥厚などの形態変化や腺成熟マーカーの発現確認、細胞増殖マーカーの染色を行った。また、子宮内膜間質細胞については、妊娠子宮内膜に特徴的な脱落膜の分化マーカーの発現を確認した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
TS細胞および子宮内膜細胞を用いたヒト胚着床オルガノイドの作製：これまでにマトリゲルを用いた三次元培養により、TS細胞だけでなくTS細胞オルガノイド（トロフォシスト）やナイーブ型ES細胞より分化誘導した胚盤胞様構造物（ブラストイド）と子宮内膜（上皮に加え、間質細胞も付加）を用いたヒト胚着床オルガノイドを作製した。両者が共存可能かつ子宮内の胎盤発生を促す培養条件の検討を行った。オルガノイド共培養時の子宮内膜上皮の応答について、細胞肥厚などの形態変化や腺成熟マーカー（PAEP, PRα）の発現確認、細胞増殖マーカーの染色（Ki67）を行った。また、子宮内膜間質細胞については、妊娠子宮内膜に特徴的な脱落膜の分化マーカー（PRL, IGFBP1）の発現を確認した。
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| Strategy for Future Research Activity |
次年度は、胎児免疫寛容機構の再現を行う。妊娠成立のために、胎盤は母体の免疫から逃れる免疫特権を獲得する。免疫寛容成立や胎盤発生に重要なNK細胞やCD4+Tリンパ球等の免疫細胞を胚着床オルガノイドと混合培養し、NK細胞活性、制御性T細胞の分化度（CD25+/FoxP3+）や、胎盤構造（浸潤の深さ・分化度）を指標にその表現型を解析し、胎盤－免疫細胞間クロストークを可視化しその機序を明らかにする。また、着床および子宮内膜への胚の浸潤時にみられる合胞体栄養膜（ST）細胞への分化や原始合胞体様の構造の形成について、組織学的解析により評価する計画である。
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[Journal Article] ASCL2 reciprocally controls key trophoblast lineage decisions during hemochorial placenta2021
Author(s)
85.Kaela M. Varberg, Khursheed Iqbal, Masanaga Muto, Mikaela E. Simon, Regan L. Scott, Keisuke Kozai, Ruhul H. Choudhury, John D. Aplin, Rebecca Biswell, Margaret Gibson, Hiroaki Okae, Takahiro Arima, Jay L. Vivian, Elin Grundberg, and Michael J.
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Journal Title
Proc Natl Acad Sci U S A.
Volume: 9
Pages: e2016517118.
DOI
Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
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