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2012 Fiscal Year Research-status Report

無血清エンブリオイドボディ培養法によるマウス・ヒトiPS細胞からの顎骨・歯胚誘導

Research Project

Project/Area Number 24659894
Research InstitutionHiroshima University

Principal Investigator

岡本 哲治  広島大学, 医歯薬保健学研究院(歯), 教授 (00169153)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 福井 康人  広島大学, 医歯薬保健学研究院(歯), 助教 (90363085)
Project Period (FY) 2012-04-01 – 2014-03-31
KeywordsマウスiPS細胞 / 無血清培地 / 胚様体培養 / 頭部神経系 / 歯胚形成 / 顎顔面領域 / ヒトiPS細胞 / 細胞増殖因子
Research Abstract

両生類で明らかにされているような初期発生における組織分化誘導プログラムを、miPS細胞培養系で再現できる条件を検討するために以下の検討を行った。これまでに我々は、幹細胞からの分化誘導として,無血清培養系で継代・維持されているマウスES細胞から,胚様体を形成する事で頭部の位置情報を持った軟骨細胞塊を形成できる事を報告した。今回我々は,同様に無血清培養系にて継代・維持されたマウスiPS細胞から,頭部神経系への分化誘導を目指した。
理化学研究所バイオリソースセンターcell bankより提供をうけた,胚線維芽細胞由来マウスiPS細胞を用いた。ラミニン処理プレートにて、ESF5培地(LIF,BSA不含)にFGF-2を添加し,単層培養を行った後,神経系マーカーや頭部で発現する遺伝子の発現について検討した。また,同様にESF5にFGF-2を添加した培地にてマウスiPS細胞の胚様体を形成・培養し,頭部神経系への分化誘導を試みた。
ラミニン処理プレートにて,ESF5培地(LIF、BSA不含)にFGF-2を添加すると,神経系マーカー(Nestin,β-IIItubulin)陽性の神経細胞特有の突起を形成した。さらに頭部で発現するOTX-2、neural crest形成に関与するAP2の発現を認めた。さらに,胚様体内においても,神経系マーカー陽性反応を認めた。
無血清培養系で継代・維持されたマウスiPS細胞から,神経系への分化誘導を行った。誘導された細胞・胚様体は頭部の位置情報を持つ可能性が示唆された。これらの分化誘導は,ヒトiPS細胞や骨髄幹細胞にも応用可能と考えられ,顎顔面領域の発生機構の解析のみならず,今後の再生医療への応用においても有用な手法であると考えられる。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

マウスiPS細胞を長期間未分化性を維持した状態で継代維持可能なESF5培地を用いた無血清培養・フィーダー細胞フリーの培養系を確立した。本条件で長期培養した未分化miPS細胞を、ラミニン処理プレートにて,ESF5培地(LIF、BSA不含)にFGF-2を添加すると,神経系マーカー(Nestin,β-IIItubulin)陽性の神経細胞特有の突起を形成した。さらに、これら分化細胞においては、頭部で特異的に発現するOTX-2、neural crest形成に関与するAP2の発現を認めた。さらに,胚様体内においても,神経系マーカー陽性反応を認めた。以上の結果から、本分化誘導系では未分化細胞から顎顔面領域の頭部神経堤の位置情報をもった細胞を誘導することに成功した。

Strategy for Future Research Activity

今後は、マウスiPS細胞で明らかにした誘導系を、ヒトiPS細胞に応用する。すなわち、hiPS細胞の未分化性を長期間維持可能な無血清・フィーダー細胞フリーの無血清培養系を、すでに我々が報告したhESF9F培地を用いて確立する。さらに、同培養系に種々の因子を併用し、頭部マーカー遺伝子、神経堤マーカー遺伝子、骨芽細胞 誘導関連遺伝子の発現条件を検討する。さらに、同培養系を用いて歯胚誘導を試みる。

Expenditure Plans for the Next FY Research Funding

今年度計画していたDNAマイクロアレイは次年度に行うことにしたため、研究費を来年度に執行することとした。次年度は、主に、hiPS細胞を用いてアクチビンAと種々の因子を併用し、頭部マーカー遺伝子、神経堤マーカー遺伝子、骨芽細胞 誘導関連遺伝子の発現条件を検討する。
1  FGF-5を高発現させる接着因子で処理したディッシュにhiPS細胞を 播種し、goosecoid発現濃度のアクチビンA添加あるいは非添加条件でBMP-2,-4,-7,-8, FGF-1,-2,-4,-7,-8,-10, PDGF-AA,-AB,-BB, Wnt3a,Shhなどの増殖因子ならびにアスコルビン酸あるいはハイドロコルチゾンなどを添加して培養を行い、DNAマイクロアレイにて全遺伝子の発言の差異を検討する。さらに中胚葉マーカー・brachyury, myoD,外胚葉マーカー・SoxD,神経初期マーカー・NCAM、Sox1内胚葉マーカー・GATA4,6,頭部マーカー遺伝子Otx 2 Msx1, Msx2, goosecoid神経堤関連遺伝子 snail, AP-2, Twist、骨・軟骨関連遺伝子・Runx2, Sox5,6,9, オス テオネクチン, オステオポンチンの発現をreal-time RT-PCRにて測定する.
2 神経堤、骨芽細胞に分化条件で、hiPS細胞を処理後、胚葉体を形成させOtx2、Cripto, slug, snail, AP-2, Runx2, の発現を測定し、さらに3 培養7日目の胚葉体をPAS・アルシアンブルー、アニ ザリンレッド染色にて誘導組織を解析するとともに、HNK抗原、S100、Vimentinに対する抗体を用いて免疫 染色を行うことで、 両生類で明らかにされているような体軸形成プログラムがmiPSおよびhiPS細胞で再現できる基礎条件を検討する。

  • Research Products

    (17 results)

All 2013 2012

All Journal Article (8 results) (of which Peer Reviewed: 8 results) Presentation (9 results) (of which Invited: 1 results)

  • [Journal Article] Long-term serial cultivation of mouse induced pluripotent stem cells in serum-free and feeder-free defined medium2013

    • Author(s)
      S. Yamasaki, K. Nabeshima, Y.Sotomaru, Y. Taguchi, H. Mukasa, MK. Furue, J. Denry Sato, T. Okamoto
    • Journal Title

      International Journal of Developmental Biology

      Volume: 未定 Pages: 未定

    • DOI

      not yet

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Review Paper: Biomedical advances from tissue culture,2013

    • Author(s)
      T.Okamoto, J. Denry Sato, David W. Barnes, and Gordon H. Sato,
    • Journal Title

      Cytotechnology

      Volume: 未定 Pages: 未定

    • DOI

      not yet

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Ectomesenchymal chondromyxoid tumor of the tongue: insights on histogenesis.2013

    • Author(s)
      Yoshioka Y, , Toratani S, Okamoto T. 他3名
    • Journal Title

      Oral Surg Oral Med Oral Pathol Oral Radiol.

      Volume: Feb;115(2) Pages: 233-240.

    • DOI

      doi: 10.1016/j.oooo.2012.11.008.

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Ameloblastic carcinoma, secondary type, of the mandible: a case report.2013

    • Author(s)
      Yoshioka Y, Toratani S, Ogawa I, Okamoto T.
    • Journal Title

      J Oral Maxillofac Surg.

      Volume: Jan;71(1) Pages: 58-62.

    • DOI

      doi: 10.1016/j.joms.2012.09.005.

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] 鎖骨頭蓋異形成症患者歯髄由来細胞を用いた疾患特異的ヒト人工多能性幹細胞 (iPS細胞)の樹立2013

    • Author(s)
      向笠英恵、山崎佐知子、田口有紀、嶋本顕、田原栄俊、岡本哲治
    • Journal Title

      本口腔組織培養学会誌

      Volume: 第22巻 Pages: 15-16

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] 1α,25(OH)2D3 down-regulates HBp17/FGFBP-1 expression via NF-κBpathway.2012

    • Author(s)
      Rosli SN, Shintani T, Hayashido Y, Toratani S, Usui E, Okamoto T.
    • Journal Title

      J Steroid Biochem Mol Biol.

      Volume: Oct 24.(12) Pages: 212-219.

    • DOI

      doi:pii: S0960-0760(12)00212-9. 10.1016/j.jsbmb.2012.10.011.

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Novel cytotoxic polyoxygenated steroids from an Okinawan sponge Dysidea sp.2012

    • Author(s)
      Govindam SV, Choi BK, Yoshioka Y, Kanamoto A, Fujiwara T, Okamoto T, Ojika M.
    • Journal Title

      Biosci Biotechnol Biochem.

      Volume: 76(5) Pages: 999-1002

    • DOI

      10.1271/bbb.120017

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Cyclolobatriene, a novel prenylated germacrene diterpene, from the soft coral Lobophytum pauciflorum.2012

    • Author(s)
      Govindam SV, Yoshioka Y, Kanamoto A, Fujiwara T, Okamoto T, Ojika M.
    • Journal Title

      Bioorg Med Chem.

      Volume: 15;20(2) Pages: 687-692.

    • DOI

      doi: 10.1016/j.bmc.2011.12.012.

    • Peer Reviewed
  • [Presentation] Analysis of binding site of ubiquitin ligase, human double minute 2 in integrin β8 in Oral Squamous Cell Carcinoma cell lines2013

    • Author(s)
      Sakaue T., Hayashido Y., Hamana T., Fujii T. and Okamoto T
    • Organizer
      The 2nd International Symposium Suggestion for the Renaissance from Radiation Disaster
    • Place of Presentation
      Hiroshima
    • Year and Date
      20130210-20130211
  • [Presentation] Generation of disease-specific human induced pluripotent stem (iPS) cells from dental pulp cells of a patient with Cleidocranial dysplasia in serum-and feeder-free culture2013

    • Author(s)
      Mukasa H., Yamasaki S. and Okamoto T.
    • Organizer
      The 2nd International Symposium Suggestion for the Renaissance from Radiation Disaster
    • Place of Presentation
      Hiroshima
    • Year and Date
      20130210-20130211
  • [Presentation] Generation of induced pluripotent stem cells from dental pulp cells in serum-free and feeder-free culture condition2013

    • Author(s)
      aguchi Y., Yamasaki S., ShimamotoA., Tahara H. and Okamoto T.
    • Organizer
      The 2nd International Symposium Suggestion for the Renaissance from Radiation Disaster
    • Place of Presentation
      HIroshima
    • Year and Date
      20130210-20130211
  • [Presentation] Participation of heterodimer formation with integrin αv subunit in the stability of integrin β8 subunit in squamous cell carcinoma cells2013

    • Author(s)
      Fujii T., Hayashido Y., Hamana T., Sakaue T. and Okamoto T.
    • Organizer
      The 2nd International Symposium Suggestion for the Renaissance from Radiation Disaster
    • Place of Presentation
      Hiroshima
    • Year and Date
      20130210-20130211
  • [Presentation] Generation of human induced pluripotent stem (iPS) cells in serum- and feeder-free defined culture from fetal lung fibroblasts and dental pulp2012

    • Author(s)
      YamasakiS., ShimamotoA., TaharaH. and Okamoto T.
    • Organizer
      World congress on In Vitro Biology
    • Place of Presentation
      Bellevue,Washington,USA
    • Year and Date
      20120623-20120627
  • [Presentation] 1α,25(OH)2D3down-regulates FGF-BP expression through NFκB pathway2012

    • Author(s)
      Rosli S.N.Z., Shintani T., Hayashido Y., Toratani S., Usui E. and Okamoto T
    • Organizer
      15th Workshop on Vitamin D
    • Place of Presentation
      Houston, Texas, USA
    • Year and Date
      20120620-22
  • [Presentation] ヒト人工多能性幹細胞 (iPS細胞)の単層無血清培養系の確立2012

    • Author(s)
      田口有紀、山崎佐知子、嶋本顕、田原栄俊、岡本哲治
    • Organizer
      第66回NPO法人日本口腔科学会学術集会
    • Place of Presentation
      Hiroshima
    • Year and Date
      20120517-20120518
  • [Presentation] 鎖骨頭蓋異形成症患者歯髄由来細胞を用いた疾患特異的ヒト人工多能性幹細胞(iPS細胞)の樹立2012

    • Author(s)
      山崎佐知子、嶋本顕、田原栄俊、岡本哲治
    • Organizer
      第66回NPO法人日本口腔科学会学術集会
    • Place of Presentation
      Hiroshima
    • Year and Date
      20120517-20120518
  • [Presentation] 口腔がんに対する細胞治療2012

    • Author(s)
      岡本哲治
    • Organizer
      日中歯科医学大会
    • Place of Presentation
      中国・四川省・成都
    • Year and Date
      20120427-0430
    • Invited

URL: 

Published: 2014-07-24  

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