ヒトiPS細胞由来分化細胞を用いた新規老化モデルの構築と可塑性の検証

2022 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 22K19491
• Research Institution: Kyoto University
• Principal Investigator: 豊田 太郎 京都大学, iPS細胞研究所, 講師 (60593530)
• Project Period (FY): 2022-06-30 – 2025-03-31
• Keywords: in vitroモデル / 老化 / エピゲノム / iPS細胞

Outline of Annual Research Achievements

世界的な医療水準の向上に伴い高齢化社会が進みつつある中、健康寿命の延伸が重要な課題となっている。しかしながら、研究の加速に不可欠な、若年および老年ヒト細胞・組織の入手や介入の困難さが研究の進展を妨げている。このため、新たなヒト老化in vitroモデルが必要である。また、現状では老化した細胞そのものの機能回復に向けたアプローチは手段が限られている。近年の研究から、経年的に起こったゲノムの後天的な修飾（エピゲノム状態）は、細胞老化の根幹に位置する原因の一つであることが分かってきた。そこで、本研究では、エピゲノムの編集技術に着目して、iPS細胞由来の分化細胞を用いた抗老化研究の新たなプラットフォームを構築する。また、構築した系を用いて、ヒト細胞の回復の可能性を検証する。
まず、任意のタイミングでエピゲノム編集可能なヒトiPS細胞株の樹立を試みた。導入した遺伝子が未分化iPS細胞で機能しても、分化誘導した細胞では機能しないことがある。そこで、想定している遺伝子の導入部位が、分化誘導した細胞種で機能しうるか検討した。導入予定の領域にTet-onシステムで蛍光色素mCherryの発現を制御可能なヒトiPS細胞株を入手し、標的細胞種へと分化誘導した。未分化細胞および分化細胞に対してドキシサイクリン処理したところ、分化細胞の一部ではmCherryの発現が弱い、あるいは確認できなかった。このため、現在、エピゲノム編集分子を導入する領域を再検討している。

Current Status of Research Progress

4: Progress in research has been delayed.

Reason

本研究では、モデル作製のためにTet-onシステムを導入した細胞株を利用しようとしている。細胞株樹立に先立って遺伝子導入予定領域が有効か確認したところ、既報と異なり我々の分化細胞では導入遺伝子の発現が弱い、あるいは機能していないことが判明した。このため、遺伝子の挿入部位や発現調節方法、導入方法の変更が必要な可能性がある。このため遅れていると考える。

Strategy for Future Research Activity

引き続き、Tet-onシステムでエピゲノム編集分子の発現を制御する細胞株の樹立を進める。挿入領域を予定している分化細胞で機能している遺伝子に変更して、樹立しなおす。あるいは、発現量を高くするため、複数コピー導入することで過剰発現可能なiPS細胞株を樹立する。続いて、樹立した細胞株から作製した分化細胞に対して、エピゲノム状態を改変し、老化モデルとなりうるか検討する。具体的には、エピゲノム状態（DNAのメチル化状態）、細胞機能、SASP、細胞老化の指標（p53活性、p16発現量、酸性βガラクトシダーゼ活性）を評価する。また、これらの老化モデルの指標が回復可能であるか検討する。

Causes of Carryover

研究者の罹患および入院により研究実施期間が想定よりも少なくなったため。次年度以降の人員の増加により研究が加速される予定である。これに伴う消耗品使用量の増加に残余分を使用する予定である。