Development of stemness specific markers in MSCs based on activity of transcription factor TWIST1

Research Project

Project/Area Number	23K27725
Project/Area Number (Other)	23H03034 (2023)
Research Category	Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
Allocation Type	Multi-year Fund (2024) Single-year Grants (2023)
Section	一般
Review Section	Basic Section 56020:Orthopedics-related
Research Institution	Kindai University
Principal Investigator	寺村岳士近畿大学, 大学病院, 准教授 (40460901)
Co-Investigator(Kenkyū-buntansha)	舘野浩章国立研究開発法人産業技術総合研究所, 生命工学領域, 研究グループ長 (30450670) 村川泰裕京都大学, 高等研究院, 教授 (50765469) 竹原俊幸近畿大学, 大学病院, 助教 (60580561) 小野寺勇太近畿大学, 大学病院, 助教 (30510911)
Project Period (FY)	2023-04-01 – 2026-03-31
Project Status	Granted (Fiscal Year 2024)
Budget Amount *help	¥13,910,000 (Direct Cost: ¥10,700,000、Indirect Cost: ¥3,210,000) Fiscal Year 2025: ¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000) Fiscal Year 2024: ¥4,550,000 (Direct Cost: ¥3,500,000、Indirect Cost: ¥1,050,000) Fiscal Year 2023: ¥5,200,000 (Direct Cost: ¥4,000,000、Indirect Cost: ¥1,200,000)
Keywords	再生医療 / 間葉系幹細胞 / 転写因子 / 糖鎖解析 / 幹細胞 / 単一細胞解析 / 細胞表面抗原 / 未分化維持機構 / scRNAseq
Outline of Research at the Start	間葉系幹細胞（MSC）は骨髄や脂肪、滑膜組織に存在する幹細胞であり、変形性関節症をはじめとする幅広い疾患の治療に利用されている。一方、MSCは他の幹細胞とは異なり、その特性を支える分子機構が明らかになっておらず、特性や効果を正確に評価する細胞マーカーが存在していないために品質管理上の問題を抱えている。本研究ではMSCの未分化性、増殖性を直接制御しうる転写因子としてTWIST1を中心としたMSCの幹細胞性維持機構に着目し、骨髄内MSCの階層性の解明、単一細胞糖鎖解析による新規マーカーの探索を行う。これによりMSCにおける幹細胞性の本質を明らかにするとともに、新しい組織再生医療の開発を目指す。
Outline of Annual Research Achievements	間葉系幹細胞（MSC）は変形性関節症、脊髄損傷、GVHDなど様々な疾患に対する再生医療に広く用いられている組織幹細胞である。MSCの製剤化や対象疾患の拡大は急速に進んでいるが、一方でその品質を正確に評価可能なマーカーが存在しない。本研究ではMSCの幹細胞性成立に重要な役割を果たす転写因子と、その活性に相関する細胞表面マーカーを同定することで治療効果や品質を正確に評価する指標の開発を目的とし、転写因子-細胞表面マーカーペアリングとその一例としてTWIST1-LRRC15の有用性と可能性を明らかにするための研究を進めている。当該年度には、新たな転写因子-細胞表面マーカーのペアを探索するため、分担研究者である舘野教授（産業技術総合研究所）とともに患者骨髄血由来初代MSCを用いてシングルセルRNAシークエンスを実施した。また、LRRC15をはじめとする新規同定マーカーの有用性と機能を正確に評価するためにマウス尾静脈および骨髄内移植の手技と検出系の確立を行なった。これにより、これまで不可能であった培養MSCの生体内での長期観察が可能となり、実際に培養MSCの一部が骨髄内に定着、増殖し、さらに移植後２週間で再摘出後にコロニー形成能力を示すことを明らかにした。これらの結果に基づき、当該年度までに得られた研究成果については第23回日本再生医療学会シンポジウムにて発表を行なった。また、本研究開発事業でその有用性を明らかにしたマーカーを用いて、マウスES細胞およびヒトiPS細胞より誘導したオルガノイドよりMSCを分離する方法を開発した。今後、新たなマーカー開発を進めるとともに、iPS技術との統合により新規の再生医療技術を確立していく予定である。
Current Status of Research Progress	Current Status of Research Progress 2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned. Reason 網羅解析、動物モデルの確立など順調に実施できている。また、当該研究事業で開発された技術について特許申請を行なった。現在、研究成果の一部について論文化を進めており、次年度中の掲載を目指す。
Strategy for Future Research Activity	当該年度に実施中のscRNAseq-糖鎖解析により同定された新規マーカーについて、機能解析や骨髄内移植実験を進める。また、ヒト臨床検体を用い、臨床実装を意識した研究開発を進めていく予定である。