2020 Fiscal Year Annual Research Report
Understanding bone marrow diversity centered on hematopoietic stem cells for the construction of artificial bone marrow
Publicly Offered Research
| Project Area | Integrated analysis and regulation of cellular diversity |
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20H05025
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| Research Institution | University of Tsukuba |
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Principal Investigator |
山崎 聡 筑波大学, 医学医療系, 教授 (50625580)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | 骨髄環境 / 人工骨髄 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
現在，重篤な血液疾患を根治するために造血幹細胞移植が行われているが，ドナー不足の問題は深刻である．この問題を解決する為に，造血幹細胞を生体外で増幅させる技術の開発が重要な課題となっている．造血幹細胞を生体外で増幅させるには，１）造血幹細胞の未分化状態を維持しうる骨髄全体および骨髄微小環境の構造，２）髄液の構成成分（栄養成分など），の詳細な理解が必須である．申請者は現在までに骨髄微小環境の構造やそれを構築している細胞，さらには髄液中の成分を明らかにしている．本研究では，さらに詳細な骨髄の構造，構成成分に関する情報を取得し，この情報を基に，マイクロ・ナノ工学を駆使することで造血幹細胞が増殖可能な骨髄微小環境を生体外で構築することを目指す．生体外骨髄微小環境の構築により，ドナーにたよらない造血幹細胞提供システムの開発や骨髄微小環境ごと患者の体内に移植するという新しい骨髄移植法の確立が期待できる．また，白血病幹細胞の動態を詳細に解析するツールとしても有用である．また，領域内で共同研究を推進する。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
数理科学との融合により当初の計画を上回る結果を得られている。
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| Strategy for Future Research Activity |
全骨髄組織をComputed Tomography(CT)技術を用いることでイメージングデータ化に成功しており骨髄中の複雑な構造を理解することに成功している。また、そのイメージデータをComputer-aided design(CAD)により内腔や構造物の距離を解析することで１部分であるが３Dプリンターを用いることで骨髄構造模型を作製している。骨髄細胞を取り除いた後の構造物としては骨組織で構成されていることから、人工骨髄としての骨組みはリン酸カルシウムが好ましいと考えられた。しかし、もう１つの骨髄組織を構成する細胞の中で重要な網状細胞もしくは間葉系細胞の性質維持に最適な素材を検討した際にチタン条件下における培養が他の検討群と比較して遺伝子発現やサイトカインの発現が最適であったことからチタンを素材に用いた人工骨髄模型も作製している。この骨髄の構造を模倣した模型に最適な細胞を接着させ生体内骨髄を模倣する。具体的には、マウスの骨髄内の構造をCTもしくはシートレーザー顕微鏡を用いてデータを取得する。CTを用いたデータでは主に骨髄中の海面骨構造を詳細な情報データとして取得する。また、工学系研究者の協力により骨髄組織における硬さ（硬度）を解析することにより、人工骨髄の骨格構造に用いる素材を検討する。また骨髄領域をシートレーザー顕微鏡により解析することで、様々な細胞の位置と種類を特定する。この２種類のイメージングデータをオーバーレイすることにより骨髄構造とその細胞の位置情報が特定され、人工骨髄構築の基礎的データの確立を目指す。
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[Journal Article] DHODH inhibition synergizes with DNA-demethylating agents in the treatment of myelodysplastic syndromes2021
Author(s)
Kayamori K, Nagai Y, Zhong C, Kaito S, Shinoda D, Koide S, Kuribayashi W, Oshima M, Nakajima-Takagi Y, Yamashita M, Mimura N, Becker HJ, Izawa K, Yamazaki S, Iwano S, Miyawaki A, Ito R, Tohyama K, Lennox W, Sheedy J, Weetall M, Sakaida E, Yokote K, Iwama A.
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Journal Title
Blood Adv
Volume: 5
Pages: 438-450
DOI
Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
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[Journal Article] Limited rejuvenation of aged hematopoietic stem cells in young bone marrow niche2021
Author(s)
Kuribayashi W, Oshima M, Itokawa N, Koide S, Nakajima-Takagi Y, Yamashita M, Yamazaki S, Rahmutulla B, Miura F, Ito T, Kaneda A, Iwama A.
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Journal Title
J Exp Med
Volume: 218
Pages: e20192283
DOI
Peer Reviewed / Int'l Joint Research
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[Journal Article] The impact of cell maturation and tissue microenvironments on the expression of endosomal Toll-like receptors in monocytes and macrophages2020
Author(s)
Sato R, Reuter T, Hiranuma R, Shibata T, Fukui R, Motoi Y, Murakami Y, Tsukamoto H, Yamazaki S, Liu K, Saitoh SI, Latz E, Miyake K.
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Journal Title
Int Immunol
Volume: 32
Pages: 785-798
DOI
Peer Reviewed / Int'l Joint Research
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[Journal Article] Generation of a p16 Reporter Mouse and Its Use to Characterize and Target p16high Cells In Vivo2020
Author(s)
Omori S, Wang TW, Johmura Y, Kanai T, Nakano Y, Kido T, Susaki EA, Nakajima T, Shichino S, Ueha S, Ozawa M, Yokote K, Kumamoto S, Nishiyama A, Sakamoto T, Yamaguchi K, Yamazaki S,
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Journal Title
Cell Metab
Volume: 32
Pages: 814-828
DOI
Peer Reviewed / Int'l Joint Research
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[Journal Article] A. Efficacy of the Novel Tubulin Polymerization Inhibitor PTC-028 for Myelodysplastic Syndrome2020
Author(s)
Zhong C, Kayamori K, Koide S, Shinoda D, Oshima M, Nakajima-Takagi Y, Nagai Y, Mimura N, Sakaida E, Yamazaki S, Iwano S, Miyawaki A, Ito R, Tohyama K, Yamaguchi K, Furukawa Y, Lennox W, Sheedy J, Weetall M, Iwama A.
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Journal Title
Cancer Sci
Volume: 111
Pages: 4336-4347
DOI
Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
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