| Project/Area Number |
22KJ1803
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| Project/Area Number (Other) |
22J10657 (2022)
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| Research Category |
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
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| Allocation Type | Multi-year Fund (2023)
Single-year Grants (2022) |
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| Section | 国内 |
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| Review Section |
Basic Section 44020:Developmental biology-related
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
王 哲 京都大学, 工学研究科, 特別研究員(DC2)
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| Project Period (FY) |
2023-03-08 – 2024-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥1,700,000 (Direct Cost: ¥1,700,000)
Fiscal Year 2023: ¥800,000 (Direct Cost: ¥800,000)
Fiscal Year 2022: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000)
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| Keywords | gastrulation / stem cell / hydrogel / stiffness / geometry |
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| Outline of Research at the Start |
本研究は霊長類特有的の体軸形成機構を解明することを目的する。霊長類胚はマウスと異なる形状を有し、種特異性を示されているが、倫理規制や技術的制限によって、体軸形成段階の霊長類胚を解析することが極めて難しい。そのため、本研究では、培養下，力学環境及びシグナル環境を精密に時空間制御する技術を開発し、多能性幹細胞を材料として、結節及び脊索を含む体軸構造を有する胚様物を再構成する。
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| Outline of Annual Research Achievements |
申請者は、硬さなどの力学特性と立体形状を自由に制御でき，かつヒト多能性幹細胞の培養に適した新規生体高分子材料の開発に取り組んだ。この培養基質は、タンパク質との共有結合が可能なカルボキシル基を有する変性Polyvinyl alcoholとPolyethylene glycolの複合体を開始材料として、光開始剤存在下でUV照射することでハイドロゲルを形成できる。このハイドロゲルはUV照射時間を調整することにより，硬さの制御が可能となる。また，本研究室で開発された高精度かつ任意形状範囲でUVを照射できる顕微鏡システムを用いて、任意の形状のゲルが作成できるようになった(図１A)。これを発展させて生体内の力学環境を培養系で再現することに取り組んだ。霊長類の初期胚を模倣して、異なる硬さ領域をもつ楕円形のゲルを生成し，その上でヒト多能性幹細胞を分化させた結果，力学環境に応じて、軟らかい部分がWnt/β-cateninシグナルが上昇し局所的にT（中胚葉発現遺伝子）を発現する構造を形成できることを見出した（図１B, Wang et al. Development 2024、業績１）。これによって、幹細胞の運命を空間的な力学環境によって制御することが可能となった。
なた、原腸胚の再構成を向けてゲル上で作成した細胞シートからも初期胚のように腹側の単層内胚葉(SOX17+)と結節(FOXJ1/T+)を有する構造を誘導できた。本研究室で開発されたマイクロインジェクションシステムなどを利用し、局所的にシグナル分子を放出した結果、胚のように局所的に中内胚葉が誘導され、正しく配置された三胚葉を有する構造を再現できた。そして後方の中内胚葉が集合し、原条のような構造が形成された（未発表）。
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