iPS細胞を用いた顆粒球輸血療法確立を目指した科学的基盤形成

2014 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 26860474
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 吉見 昭秀 東京大学, 医学部附属病院, 特任助教 (80609016)
• Project Period (FY): 2014-04-01 – 2016-03-31
• Keywords: 顆粒球輸血 / iPS細胞 / 好中球 / 再生医療 / 化学療法

Outline of Annual Research Achievements

本課題は、iPS細胞を用いた顆粒球輸血療法（iPS-GTX）を樹立するため、iPS細胞から効率よく顆粒球へ再分化させる技術、およびそれを支える大量細胞培養技術の開発、安全性を高める技術開発、iPS細胞由来顆粒球の機能評価系の確立、顆粒球以外の細胞の混入に関する対応方法の検討を行い、将来的に臨床応用（First in man）を実施する科学的基盤を形成することを目標とする。上記の研究を通して、いわば「無菌管理のいらない化学療法・造血幹細胞移植療法」を確立し、安全性を高めることによりがん治療に貢献することを目指す。今年度にはまずiPS細胞から顆粒球への分化の確認を完了した。また、顆粒球分化を効率化する鍵分子を同定するため、shRNAライブラリーを用いたスクリーニングを実施した。さらに、iPS細胞由来の骨髄系前駆細胞、顆粒球を不死化（細胞株化）させ、大量培養を行うために導入する遺伝子としてBMI1、c-Mycのウィルス感染用ベクターを準備し、導入後の発現確認を行った。また、iPS細胞由来顆粒球の機能評価としては形態学的評価・細胞表面マーカーの評価系を確立し、生体内における機能評価系としてリステリア菌を用いた感染症モデルを構築した。その他、細胞死誘導システムをiPS細胞やiPS細胞由来血液細胞に導入するウィルス感染技術を確立し、iPS細胞由来顆粒球および好酸球を、flow cytometryを用いた系で観察する技術を確立した。特に、iPS細胞から顆粒球に効率よく分化させる方法については、あるサイトカインミックスを特定の時期に使用すると産生される好中球比率が格段に上昇することがわかり、研究全体として大きな進捗を得ることができた。

Current Status of Research Progress

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

Reason

H26年度には(1)iPS細胞から効率よく顆粒球へ再分化させる技術、(2)それを支える大量細胞培養技術の開発、(3)iPS細胞由来顆粒球の機能評価系の確立、の3点を重点的に進め、H27年度以降は(1)-(3)に加えて(4)安全性を高める技術開発、(5)iPS細胞由来顆粒球の機能評価系の確立、顆粒球以外の細胞の混入に関する対応方法の検討、を行う計画だが、H26年度には(1)で当初の計画以上の進展があり、(2)が計画通り、(3)は小項目5件（Oxidative burstの評価、貪食能とNBT還元能の評価、遊走能の評価、生体内における評価、形態・細胞表面マーカーの評価）のうち2件修了・1件が約半分の進捗であり計画通りであることから、おおむね順調に進んでいるものと判断する。

Strategy for Future Research Activity

H27年度には、(1)iPS細胞から効率よく顆粒球へ再分化させる技術、についてはshRNAライブラリーを用いた解析により同定した候補遺伝子のvalidationおよび様々なサイトカインを投与した後の遺伝子発現解析を行うことにより、H26年度に確立した方法をさらに効率化する。また、(2)それを支える大量細胞培養技術の開発、については準備した遺伝子導入により不死化が得られるかを検討する。(3)iPS細胞由来顆粒球の機能評価系の確立、については不完全な残りの3項目についての完成を目指す。さらに、(4)安全性を高める技術開発、として細胞死誘導システムの搭載、(5)iPS細胞由来顆粒球の機能評価系の確立、顆粒球以外の細胞の混入に関する対応方法の検討、については産生顆粒球に混入する細胞の評価を引き続き行っていく。全体として特に研究計画の変更はなく、今後も研究全体を推進していく。

Research Products

• [Journal Article] Recurrent CDC25C mutations drive malignant transformation in FPD/AML. (2014)
  • Author(s): 1.Yoshimi A, Toya T, Kawazu M, Ueno T, Tsukamoto A, Iizuka H, Nakagawa M, Nannya Y, Arai S, Harada H, Usuki K, Hayashi Y, Ito E, Kirito K, Nakajima H, Ichikawa M, Mano H, Kurokawa M.
  • Journal Title: Nature Communications Volume: 5 Pages: 4770
  • DOI: 10.1038/ncomms5770
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] NF-kB/TNF-a positive feedback loop with active proteasome machinery supports myeloid leukemia initiating cell capacity. (2014)
  • Author(s): 2.Kagoya Y, Yoshimi A, Kataoka K, Nakagawa M, Kumano K, Arai S, Kobayashi H, Saito T, Iwakura Y, Kurokawa M.
  • Journal Title: Journal of Clinical Investigation Volume: 124 Pages: 528-542
  • DOI: 10.1172/JCI68101
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] JAK2V617F-positive myeloproliferative neoplasm clones evoke paracrine DNA damage to adjacent normal cells through secretion of lipocalin-2 (2014)
  • Author(s): 3.Kagoya Y, Yoshimi A, Tsuruta-Kishino-T, Arai S, Satoh T, Akira S, Kurokawa M
  • Journal Title: Blood Volume: 124 Pages: 2996-3006
  • DOI: 10.1182/blood-2014-04-570572
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Inhibition of histone methyltransferase EZH2 depletes leukemia stem cell of MLL fusion leukemia through up-regulation of p16 (2014)
  • Author(s): 4.Ueda K, Yoshimi A, Kagoya Y, Nishikawa S, Marquez V, Nakagawa M, Kurokawa M
  • Journal Title: Cancer Science Volume: 105 Pages: 512-519
  • DOI: 10.1111/cas.12386
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Development of hairy cell leukemia in familial platelet disorder with predisposition to acute myeloid leukemia (2014)
  • Author(s): 5.Toya T, Yoshimi A, Morioka T, Arai S, Ichikawa M, Usuki K, Kurokawa M
  • Journal Title: Platelets Volume: 25 Pages: 300-302
  • DOI: 10.3109/09537104.2013.818636
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Evi1 Defines Leukemia-initiating Capacity and Tyrosine Kinase Inhibitor Resistance in Chronic Myeloid Leukemia (2014)
  • Author(s): 7.Sato T, Goyama S, Kataoka K, Nasu R, Tsuruta-Kishino T, Kagoya Y, Nukina A, Kumagai K, Kubota N, Nakagawa M, Arai S, Yoshimi A, Honda H, Kadowaki T, Kurokawa M
  • Journal Title: Oncogene Volume: 33 Pages: 5028-5038
  • DOI: 10.1038/onc.2014.108
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] EVI1 oncogene promotes KRAS pathway through suppression of microRNA-96 in pancreatic carcinogenesis. (2014)
  • Author(s): 9.Tanaka M, Suzuki HI, Shibahara J, Kunita A, Isagawa T, Yoshimi A, Kurokawa M, Miyazono K, Aburatani H, Ishikawa S, Fukayama M
  • Journal Title: Oncogene Volume: 33 Pages: 2454-2463
  • DOI: 10.1038/onc.2013.204
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Single-cell gene expression analysis reveals clonal architecture of blast-phase chronic myeloid leukaemia. (2014)
  • Author(s): 10.Nukina A, Kagoya Y, Watanabe-Okochi N, Arai S, Ueda K, Yoshimi A, Nannya Y, Kurokawa M
  • Journal Title: British Journal of Haematology Volume: 165 Pages: 414-416
  • DOI: 10.1111/bjh.12726
  • Peer Reviewed
• [Presentation] Modeling chronic myelomonocytic leukemia through patient-derived induced pluripotent stem cells (2014)
  • Author(s): Kazuki Taoka, Shunya Arai, Masataka Hosoi, Fumihiko Nakamura, Masashi Miyauchi, Sho Yamazaki, Akira Honda, Takashi Kobayashi, Keisuke Kataoka, Keiki Kumano, Akihide Yoshimi, Koji Eto, Hiromitsu Nakauchi, Tatsutoshi Nakahara, Mineo Kurokawa
  • Organizer: 第76回日本血液学会学術集会
  • Place of Presentation: 大阪
  • Year and Date: 2014-10-31 – 2014-11-02
• [Presentation] Modeling chronic myelomonocytic leukemia through patient-derived induced pluripotent stem cells (2014)
  • Author(s): Kazuki Taoka, Shunya Arai, Masataka Hosoi, Fumihiko Nakamura, Masashi Miyauchi, Sho Yamazaki, Akira Honda, Takashi Kobayashi, Keisuke Kataoka, Keiki Kumano, Akihide Yoshimi, Koji Eto, Hiromitsu Nakauchi, Tatsutoshi Nakahara, Mineo Kurokawa
  • Organizer: 第73回日本癌学会学術集会
  • Place of Presentation: 横浜
  • Year and Date: 2014-09-25 – 2014-09-27
• [Presentation] Generation of iPSC from primary CML patient samples (2014)
  • Author(s): Akihide Yoshimi, Masashi Miyauchi, Tomohiko Sato, Keiki Kumano, Mineo Kurokawa
  • Organizer: 16th Annual John Goldman Conference on Chronic Myeloid Leukemia: Biology and Therapy
  • Place of Presentation: Philadelphia、USA
  • Year and Date: 2014-09-04 – 2014-09-07
  • Invited
• [Presentation] Recurrent CDC25C mutations drive malignant transformation in FPD/AML (2014)
  • Author(s): Akihide Yoshimi, Takashi Toya, Masahito Kawazu, Toshihide Ueno, Ayato Tsukamoto, Hiromitsu Iizuka, Masahiro Nakagawa, Yasuhito Nannya, Shunya Arai, Motoshi Ichikawa, Hironori Harada, Kensuke Usuki, Yasuhide Hayashi, Etsuro Ito, Keita Kirito, Hideaki Nakajima, Hiroyuki Mano, Mineo Kurokawa
  • Organizer: American Association for Cancer Research
  • Place of Presentation: San Diego、USA
  • Year and Date: 2014-04-05 – 2014-04-09
• [Remarks] Website_AkihideYoshimi
  • URL: https://sites.google.com/site/akihideyoshimi/website_akihideyoshimi