Embryonic implantation organoids using human placental stem cells and challenges to treatment of implantation defects

2022 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 21K19546
• Research Category: Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Review Section: Medium-sized Section 56:Surgery related to the biological and sensory functions and related fields
• Research Institution: Tohoku University
• Principal Investigator: ARIMA TAKAHIRO 東北大学, 医学系研究科, 教授 (80253532)
• 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)
• Project Period (FY): 2021-07-09 – 2023-03-31
• Keywords: 生殖補助医療（ART） / 胚着床不全 / 胎盤幹細胞 / オルガノイド

Outline of Final Research Achievements

Implantation failure has been identified as a major factor in ART failure rates. Currently, no effective treatment exists. In this study, in order to verify the efficacy of human placental stem (TS) cells against implantation failure in vitro, we have built the embryo-implantation organoid model in which human blastocyst-like structures (blastoids) and endometrial cells coexisted, and based on this model, we clarified that the addition of human TS cells improved the implantation rate (1.8 fold).

Free Research Field

産婦人科学、分子生物学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

近年、ES細胞に対して自己組織化を促すことで、原腸形成や三胚葉分化などの胚発生過程を模倣するモデルが報告されている。しかしながら、これらのモデルには胎盤系譜の細胞群が欠落しているため、着床後の発生における胎盤発生のモデルにはならない。本研究の最大の特色は、独自に開発したヒトTS細胞の培養技術と遺伝子情報を活用し、世界初の胚着床オルガノイドモデルを作製する点である。またヒトTS細胞は、着床不全に対する革新的な細胞療法として新規性が高く、その期待度も高い。またこのTS療法は、妊娠成功率の飛躍的な向上を図るための先進医療として、少子化対策に貢献するイノベーションになると期待できる。