| Project Area | Program of totipotency: From decoding to designing |
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| Project/Area Number |
19H05757
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Review Section |
Biological Sciences
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
岡江 寛明 東北大学, 医学系研究科, 准教授 (10582695)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
大日向 康秀 千葉大学, 大学院医学研究院, 講師 (70415107)
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| Project Period (FY) |
2019-06-28 – 2024-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2020)
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| Budget Amount *help |
¥124,800,000 (Direct Cost: ¥96,000,000、Indirect Cost: ¥28,800,000)
Fiscal Year 2020: ¥23,400,000 (Direct Cost: ¥18,000,000、Indirect Cost: ¥5,400,000)
Fiscal Year 2019: ¥31,200,000 (Direct Cost: ¥24,000,000、Indirect Cost: ¥7,200,000)
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| Keywords | 全能性 / 幹細胞 / 人工胚盤胞 / 人工胎盤 |
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| Outline of Research at the Start |
唯一全能性を保持する受精卵は、卵割を繰り返し、胚盤胞と呼ばれる初期胚を形成する。胚盤胞はエピブラスト、栄養膜、原始内胚葉の3種類、数10個の細胞で構成されるが、何故、この単純な構造から個体生命を形成できるのか、その機構は謎に包まれている。本研究では、個々の細胞に全能性を誘導するのではなく、胚盤胞に由来する幹細胞を組み合わせることで、胚発生能を有するマウス人工胚盤胞を作製する。さらに、ヒト胚盤胞を構成する全系列の幹細胞化、ヒトTS細胞の3次元培養技術の確立、ヒト人工栄養膜幹細胞の作製を実施する。
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、独自の幹細胞培養技術と現在可能なあらゆる方法論を駆使し、試験管内で胚発生能を有するマウス人工胚盤胞を再構築する。また、ヒト胚盤胞を構成する全系列の幹細胞化を行い、それぞれの幹細胞の特性を解析する。本年度は、マウスおよびヒト幹細胞の培養条件の改良を行った。また、ヒト原始内胚葉幹細胞（PrES細胞）の作製に着手した。成果の概要を以下に示す。
(1) 従来樹立されていなかったマウスPrES細胞の樹立を行った。樹立したPrES細胞は内因性の原始内胚葉を欠失した胚盤胞の致死性を救済し、完全に補完する能力を保持していた(論文投稿中)。
(2) 従来法を用いて培養したヒトTS細胞は、遺伝子導入やシングルセルクローニングに対して脆弱であり、遺伝子改変を行うことが困難であった。そこで、様々な増殖因子、小分子化合物、細胞外マトリックスの組み合わせを検討し、ヒトTS細胞の培養条件の改良を行った。その結果、ヒトTS細胞においてCRISPR-Cas9を用いたゲノム編集に成功した（Takahashi et al., PNAS 2019）。
(3) マウスPrES細胞の培養条件を用いて、ヒト胚盤胞よりPrES細胞の樹立を試みた。胚盤胞はフィーダー細胞に接着し、一部増殖する細胞が見られたが、これらの細胞を継代培養することはできなかった。よって、マウスPrES細胞の培養条件をそのままヒトに適用することはできないと考えられる。
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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
当初の計画通り、幹細胞の培養条件の改良を行い、マウスのPrES細胞の樹立に成功し、ES細胞、TS細胞と共に用いることで人工胚盤胞を作製する材料的条件が整った(論文投稿中)。また、ヒトTS細胞におけるゲノム編集に初めて成功し、論文を発表した（Takahashi et al., PNAS 2019）。マウスPrES細胞の培養条件を用いてヒトPrES細胞を樹立することはできなかったが、この結果は想定内であり、来年度以降、更なる条件検討を行う予定である。以上より、研究はおおむね順調に進展していると判断した。
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| Strategy for Future Research Activity |
来年度は、樹立に成功したマウスPrES細胞とES細胞、TS細胞を合わせて用い、胚盤胞を精密に模倣することで、人工胚盤胞の作製を試みる。また、マウス胚性線維芽細胞から誘導したiPS細胞に転写因子を導入することによって、TS細胞、PrES細胞に転換する実験も行う。ヒトPrES細胞の樹立については、継続して培養条件の検討を行う。具体的には、ヒトES/iPS細胞から原始内胚葉系列の細胞を誘導する条件を検討し、得られた情報をもとにヒト胚盤胞からPrES細胞の樹立を試みる。さらに、ヒトTS細胞より栄養膜様シスト構造や絨毛様構造を作製する研究にも着手する。
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Report
(1 results)
Research Products
(8 results)
