ヒト胚性幹細胞を用いた胎児造血の分子基盤の解明

2013 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 25670489
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 海老原 康博 東京大学, 医科学研究所, 助教 (40302608)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 望月 慎史 東京大学, 医科学研究所, 特任助教 (90349473) ; 大津 真 東京大学, 医科学研究所, 准教授 (30361330)
• Project Period (FY): 2013-04-01 – 2014-03-31
• Keywords: 胎児医学 / ES細胞

Research Abstract

ヒト胎生期における造血機構の発達の研究は、倫理的問題もあり現在まで全く進んでいない。我々は、従来のマウス由来ストローマ細胞ではなく、自己胚性幹細胞(ES)細胞由来ストローマ細胞との共培養により、より生理的な形でヒトES細胞から造血/血液細胞への分化誘導法を開発した。本研究では、我々が開発したヒトES細胞から造血/血液細胞への分化誘導系を用いて、その分化過程を解析することを試みた。
まず、ヒトES細胞をゼラチン・コート･ディッシュに播種し、ヒト血小板溶解液を含む培養液で培養し、週1-2回のメディウム交換と1-2週毎の継代を行い、培養開始後6～8週でストローマ細胞が樹立された。樹立されたストローマ細胞は、間葉系幹細胞と同様の表面マーカーを有し、種々の間葉系細胞に分化可能な間葉系幹細胞であることが確認された。また、brachuryやMSX1の発現が認められたため、これらの細胞は中胚葉由来であると考えられた。
次に、ヒトES細胞をこの自己ヒトES細胞由来間葉系幹細胞を共培養させた後でもES細胞はOct-4、Nanog、Sox-2、TRA-1-60を発現しており、これらのES細胞をNOD/SCIDマウスに移植するとteratoma形成が確認されたことから、自己ヒトES細胞由来間葉系幹細胞はES細胞の未分化性を維持できることが確認できた。ES細胞種々のサイトカイン存在下で2週間共培養したところ、造血前駆細胞が出現した。これらの造血前駆細胞を血液細胞培養コロニー法で培養したところ、様々な血液細胞コロニーが形成され、特に分化誘導された赤血球は成人型ヘモグロビンを発現していた。
今回我々が開発したひとES細胞と自己ヒトES細胞由来間葉系幹細胞との共培養はＥＳ細胞の未分化性の解明に役立つと考えられ、また血液細胞への分化誘導法は、ヒト胎生期造血の解析に有用と考えられた。

Research Products

• [Journal Article] Allogeneic stem cell transplantation for patients with acute myeloid leukemia developing from severe congenital neutropenia. (2014)
  • Author(s): Ebihara Y, Ishikawa K, Mochizuki S, Tanaka R, Manabe A, Iseki T, Maekawa T, Tsuji K.
  • Journal Title: Br J Haematol. Volume: 164 Pages: 451-464
  • DOI: 10.1111/bjh.12638 164:451-464,2014
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Impact of sex incompatibility on the outcome of single-unit cord blood transplantation for adult patients with hematological malignancies. (2014)
  • Author(s): Konuma T, Kato S, Ooi J, Oiwa-Monna M, Ebihara Y, Mochizuki S, Yuji K, Ohno N, Kawamata T, Jo N, Yokoyama K, Uchimaru K, Tojo A, Takahashi S.
  • Journal Title: Blood Marrow Transplant. Volume: in press Pages: in press
  • DOI: 10.1038/bmt.2014.10.
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Single-unit cord blood transplantation after granulocyte colony-stimulating factor-combined myeloablative conditioning for myeloid malignancies not in remission. (2014)
  • Author(s): Konuma T, Kato S, Ooi J, Oiwa-Monna M, Ebihara Y, Mochizuki S, Yuji K, Ohno N, Kawamata T, Jo N, Yokoyama K, Uchimaru K, Asano S, Tojo A, Takahashi S.
  • Journal Title: Biol Blood Marrow Transplant. Volume: 20(4) Pages: 396-401
  • DOI: 10.1016/j.bbmt.2013.12.555.
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Effect of ABO blood group incompatibility on the outcome of single-unit cord blood transplantation following myeloablative conditioning. (2014)
  • Author(s): Konuma T, Kato S, Ooi J, Oiwa-Monna M, Ebihara Y, Mochizuki S, Yuji K, Ohno N, Kawamata T, Jo N, Yokoyama K, Uchimaru K, Tojo A, Takahashi S.
  • Journal Title: Biol Blood Marrow Transplant. Volume: 20(4) Pages: 577-81
  • DOI: 10.1016/j.bbmt.2013.12.563.
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Acquired deficiency of A20 results in rapid apoptosis, systemic inflammation, and abnormal hematopoietic stem cell function. (2014)
  • Author(s): Nagamachi A, Nakata Y, Ueda T, Yamasaki N, Ebihara Y, Tsuji K, Honda Z, Takubo K, Suda T, Oda H, Inaba T, Honda H.
  • Journal Title: PLoS One. Volume: 31;9(1) Pages: e87425
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0087425.
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Adipose Natural Regulatory B Cells Negatively Control Adipose Tissue Inflammation. (2014)
  • Author(s): Nishimura S, Manabe I, Takaki S, Nagasaki M, Otsu M, Yamashita H, Sugita J, Yoshimura K, Eto K, Komuro I, Kadowaki T, Nagai R.
  • Journal Title: Cell metabolism. Volume: in press Pages: in press
  • DOI: 10.1016/j.cmet.2013.09.017.
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Generation of engraftable hematopoietic stem cells from induced pluripotent stem cells by way of teratoma formation (2013)
  • Author(s): Suzuki N, Yamazaki S, Yamaguchi T, Okabe M, Masaki H, Takaki S, Otsu M, Nakauchi H.
  • Journal Title: Mol Ther. Volume: 21(7) Pages: 1424-31
  • DOI: 10.1038/mt.2013.71.
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Pneumothorax in an early phase after allogeneic hematopoietic stem cell transplantation. (2013)
  • Author(s): Ebihara Y, Yamamoto S, Mochizuki S, Tsukada M, Taya Y, Kawakita T, Kato S, Ooi J, Takahashi S, Tojo A, Tsuji K.
  • Journal Title: Hematol Rep. Volume: 28 Pages: 34-35
  • DOI: 10.4081/hr.2013.e10
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Unusual extramedullary relapse after haploidentical bone marrow transplantation in a patient with acute lymphoblastic leukemia. (2013)
  • Author(s): Ebihara Y, Yamamoto S, Mochizuki S, Tsukada M, Taya Y, Sato A, Kawakita T, Kato S, Ooi J, Takahashi S, Tojo A, Tsuji K.
  • Journal Title: J Blood Disorders Transf Volume: 4 Pages: 155
  • DOI: 10.4172/2155-9864.1000155
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Top-down motif engineering of a cytokine receptor for directing ex vivo expansion of hematopoietic stem cells. (2013)
  • Author(s): Saka K, Kawahara M, Teng J, Otsu M, Nakauchi H, Nagamune T.
  • Journal Title: Journal of biotechnology. Volume: 168(4) Pages: 659-65
  • DOI: 10.1016/j.jbiotec.2013.09.012.
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Generation of Col2a1-EGFP iPS cells for monitoring chondrogenic differentiation. (2013)
  • Author(s): Saito T, Yano F, Mori D, Ohba S, Hojo H, Otsu M, Eto K, Nakauchi H, Tanaka S, Chung UI, Kawaguchi H.
  • Journal Title: PLoS One. Volume: 8(9) Pages: e74137.
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0074137
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Profiling of microRNA in human and mouse ES and iPS cells reveals overlapping but distinct microRNA expression patterns. (2013)
  • Author(s): Razak SR, Ueno K, Takayama N, Nariai N, Nagasaki M, Saito R, Koso H, Lai CY, Murakami M, Tsuji K, Michiue T, Nakauchi H, Otsu M, Watanabe S.
  • Journal Title: PLoS One. Volume: 8(9) Pages: e73532
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0073532.
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Stem cell therapy: an exercise in patience and prudence. (2013)
  • Author(s): Lin HT, Otsu M, Nakauchi H.
  • Journal Title: Philosophical transactions of the Royal Society of London Series B, Biological sciences. Volume: 368(1609) Pages: 20110334
  • DOI: 10.1098/rstb.2011.0334.
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] ACTN1 mutations cause congenital macrothrombocytopenia. (2013)
  • Author(s): Kunishima S, Okuno Y, Yoshida K, Shiraishi Y, Sanada M, Muramatsu H, Chiba K, Tanaka H, Miyazaki K, Sakai M, Ohtake M, Kobayashi R, Iguchi A, Niimi G, Otsu M, Takahashi Y, Miyano S, Saito H, Kojima S, Ogawa S.
  • Journal Title: American journal of human genetics. Volume: 92(3) Pages: 431-8
  • DOI: 10.1016/j.ajhg.2013.01.015.
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Recurrent mutations in multiple components of the cohesin complex in myeloid neoplasms. (2013)
  • Author(s): Kon A, Shih LY, Minamino M, Sanada M, Shiraishi Y, Nagata Y, Yoshida K, Okuno Y, Bando M, Nakato R, Ishikawa S, Sato-Otsubo A, Nagae G, Nishimoto A, Haferlach C, Nowak D, Sato Y, Alpermann T, Nagasaki M, Shimamura T, Tanaka H, Chiba K, Yamamoto R, Yamaguchi T, Otsu M, Obara N, et al.
  • Journal Title: Nature genetics. Volume: 45(10) Pages: 1232-7
  • DOI: 10.1038/ng.2731.
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Immortalization of Erythroblasts by c-MYC and BCL-XL Enables Large-Scale Erythrocyte Production from Human Pluripotent Stem Cells. (2013)
  • Author(s): Hirose S, Takayama N, Nakamura S, Nagasawa K, Ochi K, Hirata S, Yamazaki S, Yamaguchi T, Otsu M, Sano S, Takahashi N, Sawaguchi A, Ito M, Kato T, Nakauchi H, Eto K.
  • Journal Title: Stem cell reports. Volume: 1(6) Pages: 499-508
  • DOI: 10.1016/j.stemcr.2013.10.010.
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Congenital amegakaryocytic thrombocytopenia iPS cells exhibit defective MPL-mediated signaling. (2013)
  • Author(s): Hirata S, Takayama N, Jono-Ohnishi R, Endo H, Nakamura S, Dohda T, Nishi M, Hamazaki Y, Ishii E, Kaneko S, Otsu M, Nakauchi H, Kunishima S, Eto K.
  • Journal Title: The Journal of clinical investigation. Volume: 123(9) Pages: 3802-14
  • DOI: 10.1172/JCI64721.
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Generation of transgenic mouse line expressing Kusabira Orange throughout body, including erythrocytes, by random segregation of provirus method. (2013)
  • Author(s): Hamanaka S, Ooehara J, Morita Y, Ema H, Takahashi S, Miyawaki A, Otsu M, Yamaguchi T, Onodera M, Nakauchi H.
  • Journal Title: Biochemical and biophysical research communications. Volume: 435(4) Pages: 586-91
  • DOI: 10.1016/j.bbrc.2013.05.017.
  • Peer Reviewed
• [Presentation] 自己骨髄由来間葉系幹細胞を用いた血友病関節症に対する治療の可能性 (2013)
  • Author(s): 海老原康博、望月慎史、大津真、竹谷英之、辻浩一郎
  • Organizer: 第55回日本小児血液・がん学会学術集会
  • Place of Presentation: 福岡：ヒルトン福岡シーホーク
  • Year and Date: 20131129-20131201
• [Presentation] 本邦におけるボルテゾミブ併用化学療法を行った小児再発難治性急性リンパ性白血病 24 例 の後方視的検討 (2013)
  • Author(s): 望月慎史、小川千登世、佐野秀樹、木下明俊、篠田邦大、宮下恵実子、吉原宏樹、井口晶裕、吉田咲子、西川拓朗、西眞範、豊田秀実、熊本忠史、中村和洋、西内律雄、菊田敦、後藤裕明、足立壮一、水谷修紀
  • Organizer: 第55回日本小児血液・がん学会学術集会
  • Place of Presentation: 福岡：ヒルトン福岡シーホーク
  • Year and Date: 20131129-20131201
• [Presentation] ヒトiPS由来肥満細胞の機能解析 (2013)
  • Author(s): 五十嵐晃、熊谷智明、平井博之、永田欽也、花田佐智代、 海老原康博、辻浩一郎
  • Organizer: 第63回日本アレルギー学会
  • Place of Presentation: 東京：ホテルニューオータニ
  • Year and Date: 20131128-20131130
• [Presentation] Drug screening for the 8p11 myeloproliferative syndrome using patient iPS cells (2013)
  • Author(s): Mai Nanya, Shohei Yamamoto, Yasuhiro Ebihara, Shinji Mochizuki, Makoto Otsu, Minoru Tozuka, Hiromitsu Nakauchi, Kohichiro Tsuji
  • Organizer: 第75回日本血液学会
  • Place of Presentation: 札幌：ロイトン札幌
  • Year and Date: 20131011-20131013
• [Presentation] Generation and analysis of a novel model for CMML with acquired expression of CBL Q367P (2013)
  • Author(s): Yuichiro Nakata，Takeshi Ueda，Norimasa Yamasaki，Akiko Nagamachi，Keiyo Takubo，Yasuhiro Ebihara，Masashi Sanada, Seishi Ogawa, Kohichiro Tsuji，Toshio Suda，Toshiya Inaba, Hiroaki Honda
  • Organizer: 第75回日本血液学会
  • Place of Presentation: 札幌：ロイトン札幌
  • Year and Date: 20131011-20131013
• [Presentation] 重症先天性好中球減少症患者由来のiPS細胞の樹立とその分子生物学的解析 (2013)
  • Author(s): 海老原康博、平本貴史、山本将平、望月慎史、辻浩一郎、溝口洋子、中村和洋、小林正夫
  • Organizer: 第116回日本小児科学会
  • Place of Presentation: 広島：広島国際会議場
  • Year and Date: 20130419-20130421