2014 Fiscal Year Research-status Report
ヒトiPS細胞を用いた脂肪萎縮症・肥満症の新規治療法の開発
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25461347
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
野口 倫生 京都大学, 医学(系)研究科(研究院), 助教 (00432394)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | 多能性幹細胞 / 脂肪萎縮症 / 肥満症 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
１効率的かつ細胞系譜特異的なヒトiPS細胞からの脂肪細胞分化誘導法の確立
申請者らはこれまで胚様体（EB）形成を介する分化誘導法にてヒトiPS細胞がヒトES細胞に相当する脂肪細胞への分化能をもつことを報告した(FEBS Letters 2009)。またヒトiPS・ES細胞由来脂肪細胞はインスリン応答性や脂肪分解能を有し、皮下移植にて生着・維持することを示した（Stem Cells Dev 2013）。さらにヒトiPS・ES細胞由来間葉系前駆細胞(MPC)を用いて脂肪細胞分化誘導に関して検討を行っている。胚様体形成を介する方法は異なる細胞集団が混在する分化誘導系であり、MPCは軟骨細胞分化能は有するものの脂肪細胞分化能に関して効率が非常に低いという課題がある。そこでMPCにエレクトロポレーション法でPPARG2遺伝子導入を試み、一部、脂肪蓄積を有する細胞は得られているが導入効率の改善が必要である。ウイルスベクター等を用いた導入法を現在進めている。
２脂肪萎縮症患者からの疾患特異的iPS細胞作製と脂肪細胞分化誘導
京都大学医学研究科・医学部医の倫理委員会からの承認を得て、先天性脂肪萎縮症患者5例と後天性脂肪萎縮症患者2例と部分性脂肪萎縮症患者1例から疾患特異的iPS細胞の樹立を行った。上記の胚様体形成を介した分化誘導系ではBSCL2遺伝子異常を有する脂肪萎縮症iPS細胞は健常人由来iPS細胞と比較して著明な脂肪蓄積の低下を認めた。またBSCL2を過剰発現させると健常人由来iPS細胞と同程度の脂肪蓄積が認められた。一方、遺伝子異常が明らかでない先天性脂肪萎縮症患者あるいは後天性脂肪萎縮症患者由来のiPS細胞は健常人由来iPS細胞と比較して脂肪蓄積に差は認めなかった。
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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
ヒトiPS・ES細胞由来脂肪細胞は脂肪蓄積とインスリン応答性や脂肪分解能などの脂肪細胞機能を有し、皮下移植にて生着・維持しうることを示した（Stem Cells Dev 2013）。さらに細胞系譜特異的で効率的な分化誘導法も確立のために前駆脂肪細胞集団の単離を目指している。申請者らはこれまでの報告を基にヒトiPS・ES細胞由来間葉系前駆細胞を誘導し、分化誘導を行ったが軟骨細胞への分化能は有したが脂肪細胞への分化能はほとんど有さなかった。適切な表面マーカーの探索とともにPPARG2等の遺伝子を導入することで脂肪細胞様細胞を作製することを試みている。脂肪萎縮症患者からの疾患特異的iPS細胞作製と脂肪細胞分化誘導については先天性脂肪萎縮症患者5例と後天性脂肪萎縮症患者2例と部分性脂肪萎縮症患者1例から疾患特異的iPS細胞の樹立を行った。BSCL2遺伝子異常を有する脂肪萎縮症iPS細胞は健常人由来iPS細胞と比較して著明な脂肪蓄積の低下を認め、BSCL2の過剰発現により脂肪蓄積の低下が回復することを確認している。その他の脂肪萎縮症iPS細胞についても解析を進めている。
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| Strategy for Future Research Activity |
細胞系譜特異的な脂肪細胞分化誘導法の開発
安定した脂肪細胞機能解析のためには前駆脂肪細胞の単離などのプロセスが必要となる。発生学的には脂肪細胞は中胚葉・間葉系の細胞であり、その由来は沿軸中胚葉と考えられている。我々はヒト多能性幹細胞からヒトiPS細胞由来間葉系前駆細胞 (Methods Mol Biol. 2011)を誘導し、CD29, CD34, CD73, CD90, CD105, CD140a, CD166 などの表面マーカーの解析を行い、脂肪細胞分化能に関して検討を行ったが、効率的な脂肪細胞分化は認められなかった。適切な表面マーカー陽性細胞集団を単離し、検討を行う予定としている。また代替案としてヒトiPS細胞由来間葉系前駆細胞にPPARG2等の遺伝子導入を行うことにより白色脂肪細胞様細胞等の作製を試みた。さらに遺伝子導入効率の向上に関して検討を重ねる。
脂肪萎縮症の病因・病態の解明から脂肪萎縮症・肥満症の治療法の開発
既に樹立している先天性全身性脂肪萎縮症、後天性全身性脂肪萎縮症及び部分性脂肪萎縮症の脂肪萎縮症iPS細胞を用いて脂肪細胞分化誘導を行い、病態が再現されうるかについて詳細に解析する。BSCL2遺伝子異常を有する脂肪萎縮症の脂肪蓄積の低下の病因を明らかにするため、採取した線維芽細胞や樹立したiPS細胞あるいは分化誘導後の細胞を用いた解析を行う。さらに脂肪萎縮症モデル動物（BSCL2遺伝子異常）を用いてより詳細な病因・病態の解析を進める。疾患特異的iPS細胞の解析と動物モデルを組み合わせ、脂肪萎縮の病態解明から脂肪萎縮症・肥満症の新規治療法の開発を目指す。
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| Causes of Carryover |
前年度の申請者の所属・職位の変更に伴い、研究計画の遂行に必要なヒトＥＳ細胞の使用に関して、新たな施設で使用するための使用計画の追加・変更申請を行う必要があり、京都大学大学院医学研究科・医学部及び医学部附属病院「医の倫理委員会」に申請を行い、承認されるのに時間要したこと。さらに細胞系譜特異的な分化誘導法の開発に時間を要しているため研究計画を一部変更し、新たな脂肪萎縮症モデル動物を連携研究者からの供与を受け繁殖させる期間を要したため。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
2014年1月にヒトES細胞の研究計画の追加変更申請に関して倫理委員会の承認を得て順次、脂肪萎縮症iPS細胞やES細胞の研究を遂行している。細胞系譜特異的な脂肪細胞分化誘導法の開発と新たな脂肪萎縮症モデル動物を連携研究者からの供与を受け解析を進める。物品費（培養用血清、分子生物学試薬等）として1300,000円、その他動物飼育費等として643,194円と算定している。
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Research Products
(4 results)
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[Journal Article] Leptin restores the insulinotropic effect of exenatide in a mouse model of type 2 diabetes with increased adiposity induced by streptozotocin and high-fat diet2014
Author(s)
T. Sakai, T. Kusakabe, K. Ebihara, D. Aotani, S. Yamamoto-Kataoka, M. Zhao, VM. Gumbilai, C. Ebihara, M. Aizawa-Abe, Y. Yamamoto, M. Noguchi, J. Fujikura, K. Hosoda, N. Inagaki, K.
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Journal Title
Am J Physiol Endocrinol Metab.
Volume: 307
Pages: 712-719
DOI
Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
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