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着床前胚に由来する幹細胞を用いた全能性の再構築

Planned

Project AreaProgram of totipotency: From decoding to designing
Project/Area Number 19H05757
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)

Allocation TypeSingle-year Grants
Review Section Biological Sciences
Research InstitutionTohoku University

Principal Investigator

岡江 寛明  東北大学, 医学系研究科, 准教授 (10582695)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 大日向 康秀  千葉大学, 大学院医学研究院, 講師 (70415107)
Project Period (FY) 2019-06-28 – 2024-03-31
Project Status Granted (Fiscal Year 2020)
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)
Keywords全能性 / 幹細胞 / 人工胚盤胞 / 人工胎盤
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。

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。

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。

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。

Report

(1 results)
  • 2019 Annual Research Report

Research Products

(8 results)

All 2019 Other

All Int'l Joint Research Journal Article Presentation

  • [Int'l Joint Research] CNRS(フランス)

    • Related Report
      2019 Annual Research Report
  • [Journal Article] Loss of p57KIP2expression confers resistance to contact inhibition in human androgenetic trophoblast stem cells2019

    • Author(s)
      Takahashi Sota、Okae Hiroaki、Kobayashi Norio、Kitamura Akane、Kumada Kanako、Yaegashi Nobuo、Arima Takahiro
    • Journal Title

      Proceedings of the National Academy of Sciences

      Volume: 116 Pages: 26606-26613

    • DOI

      10.1073/pnas.1916019116

    • Related Report
      2019 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Presentation] なぜ絨毛癌は稀なのか?ヒト栄養膜幹細胞を用いた胎盤の腫瘍化抑制機構の解析2019

    • Author(s)
      岡江 寛明
    • Organizer
      第42回日本分子生物学会年会
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] ヒト胚性幹細胞の栄養膜幹細胞への分化転換2019

    • Author(s)
      小林 記緒
    • Organizer
      第42回日本分子生物学会年会
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 雄核発生胚に由来するヒトTS細胞の樹立2019

    • Author(s)
      岡江 寛明
    • Organizer
      新学術領域キックオフシンポジウム
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
  • [Presentation] Disease modeling with human trophoblast stem cells2019

    • Author(s)
      岡江 寛明
    • Organizer
      幹細胞・再生医学イノベーション創出プログラム 事業内交流会
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
  • [Presentation] ヒト胎盤異常のエピゲノム~全胞状奇胎の細胞特性の解析~2019

    • Author(s)
      有馬 隆博
    • Organizer
      日本人類遺伝学会第64回大会
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] 再生医療等に用いるヒト胎盤由来幹細胞の細胞特性の解明2019

    • Author(s)
      岡江 寛明
    • Organizer
      令和元年度AMED再生医療研究交流会
    • Related Report
      2019 Annual Research Report

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Published: 2019-07-04   Modified: 2021-01-27  

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