| 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 2021)
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| Budget Amount *help |
¥124,800,000 (Direct Cost: ¥96,000,000、Indirect Cost: ¥28,800,000)
Fiscal Year 2021: ¥23,400,000 (Direct Cost: ¥18,000,000、Indirect Cost: ¥5,400,000)
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PrES細胞について、計画していた全ての実験結果が得られたため、論文投稿を行い、現在修正対応中である。またヒトPrES細胞樹立の前段階の研究として、ブタPrES細胞樹立実験を開始した。また、昨年度に引き続き、ヒトPrES細胞の培養条件の検討を進めるとともに、人工TS細胞の誘導を試みた。成果の概要を以下に示す。
(1) マウスPrES細胞については、単一細胞レベルでの遺伝子発現解析や、胚盤胞補完実験により、これらがE4.5胚の原始内胚葉と酷似した分子細胞生物学的性質、機能を保持していることを明らかにした。これら成果については論文投稿中である。
(2) ヒトPrES細胞を樹立するための前段階の研究として、ブタ胚盤胞からのTS細胞及びPrES細胞の樹立実験を開始し、幹細胞様細胞株の樹立に成功した。
(3) ナイーブ型ヒトES/iPS細胞を出発材料として、PrES細胞の培養条件の検討を進めた。GSK3阻害剤やいくつかの増殖因子が原始内胚葉系列細胞の誘導に有効であることを見出し、PrES様細胞を少なくとも一ヶ月間に渡って維持することに成功した。
(4) ナイーブ型およびプライム型ヒトES/iPS細胞をTS細胞用の培地で培養したところ、前者からは人工TS細胞を誘導することが出来たが、後者からは出来なかった。エピゲノム解析の結果、プライム型ES/iPS細胞では、TS細胞の増殖・分化に必要な遺伝子が抑制されていることを突き止めた。さらに、エピゲノム編集によってこの遺伝子を再活性化したところ、プライム型ES/iPS細胞からも人工TS細胞を誘導することに成功した。
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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
マウスPrES細胞については計画していた全ての実験結果が得られ、現在、論文投稿中にあるため、おおむね予定通りに進展していると考えている。また、ヒトPrES細胞樹立の前段階の実験として、ブタ胚盤胞からの幹細胞樹立を開始し、幹細胞様細胞株の樹立に成功した。ブタでの実験とは独立して、ヒトPrES細胞の培養条件の検討も着実に進展している。さらに、人工TS細胞の誘導実験については、プライム型ヒトES/iPS細胞からTS細胞への分化転換を阻止するエピジェネティックな障壁の存在を明らかにしており、当初の期待を上回る成果が得られた。
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| Strategy for Future Research Activity |
来年度は、マウスにおいては、ES細胞、TS細胞、PrES細胞の3種の幹細胞からなる胚盤胞様構造の誘導法を確立し、それらの移植実験を行うことで、幹細胞による人工胚の発生、即ち全能性の再構成を試みる。また、樹立したブタ幹細胞について、分子細胞生物学的解析を進めると共に、ブタ-ブタキメラの作製を行い、ヒト幹細胞樹立のための技術的基盤を確立する。また、これら知見を反映することで、ヒトにおいてもPrES細胞の樹立を試みると共に、得られた細胞が生体の原始内胚葉と類似した遺伝子発現パターンを保持しているかどうかを確認する。人工TS細胞の誘導実験については、研究成果を学術雑誌に投稿する。紙面の関係で割愛したが、ヒトTS細胞の三次元培養にも着手しており、引き続き培養条件の検討を進める。
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Report
(2 results)
Research Products
(25 results)
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[Journal Article] Induction of Human Trophoblast Stem Cells from Somatic Cells and Pluripotent Stem Cells2020
Author(s)
Castel G, Meistermann D, Bretin B, Firmin J, Blin J, Loubersac S, Bruneau A, Chevolleau S, Kilens S, Chariau C, Gaignerie A, Francheteau Q, Kagawa H, Charpentier E, Flippe L, Francois-Campion V, Haider S, Dietrich B, Knofler M, Arima T, Bourdon J, Rivron N, Masson D, Fournier T, Okae H, Freour T, David L
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Journal Title
Cell Reports
Volume: 33
Pages: 108419-108419
DOI
Related Report
Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
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