2021 Fiscal Year Research-status Report
Efficient differentiation induction of human iPS cell-derived islet-like organoids by size regulation and its application to diabetes treatment
| Project/Area Number |
21KK0200
|
|---|
| Research Institution | Tokyo University of Science |
|---|
Principal Investigator |
草森 浩輔 東京理科大学, 薬学部薬学科, 助教 (90707407)
|
|---|
| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
西川 元也 東京理科大学, 薬学部薬学科, 教授 (40273437)
高山 幸也 東京理科大学, 薬学部薬学科, 研究員 (50914876)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2021-10-07 – 2025-03-31
|
| Keywords | ヒトiPS細胞 / 膵島オルガノイド / 分化制御 / サイズ制御 / 細胞治療 / 糖尿病 |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は、研究代表者と米国Cincinnati Children’s Hospital Medical CenterのJames M. Wellsとの共同研究により、ヒトiPS細胞由来膵島オルガノイドの分化過程におけるサイズ制御を介してインスリン産生細胞への効率的な分化誘導を試みるとともに、ヒトiPS細胞由来膵島オルガノイド移植による1型糖尿病治療を試みるものである。2021年度は、サイズの異なる膵島オルガノイドを作製するとともに、その機能評価を試みた。低接着面培養プレートへ播種するpancreatic precursorの細胞数を変化させることにより、直径の異なる膵島オルガノイドを作製した。これら膵島オルガノイドを経日的に培養したところ、直径が約600 μmの膵島オルガノイドにおいて、細胞塊表面から出芽が観察された。そこで、膵島オルガノイドの組織切片を作製して免疫染色により遺伝子発現を確認したところ、細胞塊表面における出芽部位において膵内分泌マーカーであるpdx-1、NKX2.2、NKX6.1に加えて、インスリンやグルカゴンの高い発現が確認された。また、直径が約600 μmの膵島オルガノイドのインスリン分泌性は、直径が約１ mmの膵島オルガノイドよりも高いインスリン産生を示した。本研究で得られた結果は、膵島オルガノイドのサイズ制御が分化効率に重要な影響を及ぼすことを示唆している。本年度はコロナウイルスによる影響で共同研究機関における研究に従事できなかったが、メール等で研究の進捗報告および討論を実施している。
|
| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
本研究の目的であるサイズ制御した膵島オルガノイドの作製に成功し、そのサイズがオルガノイドの分化誘導に重要であることを示した。これらの結果から、進捗状況はおおむね順調と判断した。コロナウイルスの影響により共同研究機関（アメリカ）での研究に従事できていないが、メール等で研究の進捗報告等はできており、問題はない。
|
| Strategy for Future Research Activity |
2022年度は、サイズ制御した膵島オルガノイドの大量調製と糖尿病モデルマウスにおける治療効果を評価する。具体的には以下の通り。
・Pancreatic precursorを培養プレートから剥離し、直径100、200、400、600 μmのマイクロウェルを多数有するアガロース製のシートに播種し、サイズを制御した膵島オルガノイドを大量作製する。
・免疫染色、PCR法あるいはELISA法を用いて、異なるサイズの膵島オルガノイドの機能を評価する。
・ストレプトゾトシン誘発性１型糖尿病マウスの腎被膜下に異なるサイズの膵島オルガノイドを移植し、血糖値を指標に治療効果を評価する。
・シングルセル解析により、オルガノイドを形成する細胞の構成比を評価し、ヒト膵島との構造的な相関性を評価することで、ヒト膵島に最も類似した膵島オルガノイドのサイズあるいは作製条件を明らかにする。
|
