組織線維化の筋線維芽細胞におけるリバイバル機構の解明

• 研究領域: 老化時計リバイバル機構の解明 -老化研究における新たなパラダイムシフト
• 研究課題/領域番号: 23H03836
• 研究種目: 学術変革領域研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 審査区分: 学術変革領域研究区分(Ⅲ)
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 木戸 丈友 東京大学, 定量生命科学研究所, 特任准教授 (00401034)
• 研究分担者: 中野 泰博 金沢大学, 新学術創成研究機構, 助教 (80755439)
• 研究期間 (年度): 2023-04-01 – 2026-03-31
• 研究課題ステータス: 交付 (2025年度)
• 配分額: 32,110千円 (直接経費: 24,700千円、間接経費: 7,410千円); 2025年度: 10,660千円 (直接経費: 8,200千円、間接経費: 2,460千円); 2024年度: 10,660千円 (直接経費: 8,200千円、間接経費: 2,460千円); 2023年度: 10,790千円 (直接経費: 8,300千円、間接経費: 2,490千円)
• キーワード: 組織線維化 / iPS細胞 / 肝臓 / 線維化 / 肝星細胞 / 筋線維芽細胞 / リバイバル

研究開始時の研究の概要

線維化は創傷治癒プロセスの一つであるが、過剰な線維化は臓器本来の機能を障害するなど、病態形成へと進行させる。本研究では、臓器を限定しない線維症の革新的制御法の開発に向けて、主要な臓器である肝臓・腎臓・膵臓の筋線維芽細胞を正常な状態へ戻す『組織線維化のリバイバル』について、細胞やエピゲノムのレベルで線維化誘導機構との関連性、臓器間の共通性・特異性を包括的に理解し、その生理学的意義を個体レベルで検証する。

研究実績の概要

線維化は、加齢性疾患や慢性炎症疾患に伴う組織障害に応答して全身臓器に現れる共通した病態であり、過剰な線維化は臓器本来の機能を障害し、がんの発生母地ともなることから、その制御法の開発は多くの疾患を克服するための鍵となる。臓器が異なってもコラーゲン線維を産生する細胞は、組織常在性の線維芽細胞が障害に応答して活性化したα-smooth muscle actin (αSMA)を発現する筋線維芽細胞である。本研究では、臓器を限定しない線維症の革新的制御法の開発に向けて、主要な臓器である肝臓・腎臓・膵臓の筋線維芽細胞を正常な状態へ戻す『組織線維化のリバイバル』について、細胞レベルで線維化誘導機構との関連性、臓器間の共通性・特異性を包括的に理解することを目的とする。
リバイバル機構の解析には、線維芽細胞、筋線維芽細胞、脱活性化線維芽細胞が必要である。しかしながら、αSMAやコラーゲンといった線維化マーカー分子を発現しない線維芽細胞を安定的に得られないことが、臓器線維症治療の研究において阻害要因となってきた。この課題に対して我々は、iPS細胞から活性化能を備えた静止期肝星細胞(線維芽細胞)を分化誘導する技術を開発した。さらに、肝星細胞の活性化マーカー遺伝子αSMAの下流にレポーター遺伝子を挿入したiPS細胞株を樹立し、レポーター遺伝子の発現を指標として、肝星細胞の活性化を定量的に評価することを可能にしている。これまでに、ヒトiPS細胞からオンデマンドで同一ロットの線維芽細胞、筋線維芽細胞、脱活性化線維芽細胞、老化線維芽細胞の調製方法を確立した。

現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

組織線維化のリバイバル機構の解析に有用な線維芽細胞、筋線維芽細胞、脱活性化線維芽細胞、老化線維芽細胞をヒトiPS細胞からそれぞれ誘導することに成功し、１年度の目標を達成したため、おおむね順調に進展していると判断した。

今後の研究の推進方策

これまでに作製に成功しているヒトiPS細胞由来の線維芽細胞、筋線維芽細胞、脱活性化線維芽細胞、老化線維芽細胞を用いてRNAseq解析等を実施し、細胞レベルで線維化誘導機構とそのリバイバルについて分子機構を解析する。

研究成果

• [雑誌論文] Dynamic, IPSC-derived hepatic tissue tri-culture system for the evaluation of liver physiology in vitro (2024)
  • 著者名/発表者名: Scheidecker Benedikt、Poulain Stephane、Sugimoto Masahiro、Kido Taketomo、Kawanishi Takumi、Miyajima Atsushi、Kim Soo Hyeon、Arakawa Hiroshi、Kato Yukio、Nishikawa Masaki、Danoy Mathieu、Sakai Yasuyuki、Leclerc Eric
  • 雑誌名: Biofabrication 巻: 16 号: 2 ページ: 025037-025037
  • DOI: 10.1088/1758-5090/ad30c5
  • 査読あり
• [雑誌論文] A highly efficient cell culture method using oxygen‐permeable PDMS‐based honeycomb microwells produces functional liver organoids from human induced pluripotent stem cell‐derived carboxypeptidase M liver progenitor cells (2024)
  • 著者名/発表者名: Utami Tia、Danoy Mathieu、Khadim Rubina Rahaman、Tokito Fumiya、Arakawa Hiroshi、Kato Yukio、Kido Taketomo、Miyajima Atsushi、Nishikawa Masaki、Sakai Yasuyuki
  • 雑誌名: Biotechnology and Bioengineering 巻: 121 号: 4 ページ: 1178-1190
  • DOI: 10.1002/bit.28640
  • 査読あり
• [雑誌論文] Development of a high throughput system to screen compounds that revert the activated hepatic stellate cells to a quiescent-like state (2023)
  • 著者名/発表者名: Nakano Yasuhiro、Itoh Tohru、Tanaka Minoru、Miyajima Atsushi、Kido Taketomo
  • 雑誌名: bioRxiv 巻: -
  • DOI: 10.1101/2023.11.01.564270
  • オープンアクセス
• [雑誌論文] Fibroblast growth factor 18 stimulates the proliferation of hepatic stellate cells, thereby inducing liver fibrosis (2023)
  • 著者名/発表者名: Tsuchiya Y, Seki T, Kobayashi K, Komazawa-Sakon S, Shichino S, Nishina T, Fukuhara K, Ikejima K, Nagai H, Igarashi Y, Ueha S, Oikawa A, Tsurusaki S, Yamazaki S, Nishiyama C, Mikami T, Yagita H, Okumura K, Kido T, Miyajima A, Matsushima K, Imasaka M, Araki K, Imamura T, Ohmuraya M, Tanaka M, Nakano H
  • 雑誌名: Nature Communications 巻: 14 号: 1 ページ: 6304-6304
  • DOI: 10.1038/s41467-023-42058-z
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Analysis of distribution, collection, and confirmation of capacity dependency of small extracellular vesicles toward a therapy for liver cirrhosis (2023)
  • 著者名/発表者名: Takeda Nobutaka、Tsuchiya Atsunori、Mito Masaki、Natsui Kazuki、Natusi Yui、Koseki Yohei、Tomiyoshi Kei、Yamazaki Fusako、Yoshida Yuki、Abe Hiroyuki、Sano Masayuki、Kido Taketomo、Yoshioka Yusuke、Kikuta Junichi、Itoh Tohru、Nishimura Ken、Ishii Masaru、Ochiya Takahiro、Miyajima Atsushi、Terai Shuji
  • 雑誌名: Inflammation and Regeneration 巻: 43 号: 1 ページ: 48-48
  • DOI: 10.1186/s41232-023-00299-x
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Optimization of physical microenvironment to maintain the quiescence of human induced pluripotent stem cell‐derived hepatic stellate cells (2023)
  • 著者名/発表者名: Gong Ya、Danoy Mathieu、Kido Taketomo、Mitsuhashi Kento、Choi Hyunjin、Matsugi Tomoaki、Yang Jingjing、Esashika Katsuhiro、Takahashi Jun、Nishikawa Masaki、Ito Taichi、Miyajima Atsushi、Sakai Yasuyuki
  • 雑誌名: Biotechnology and Bioengineering 巻: 120 号: 8 ページ: 2345-2356
  • DOI: 10.1002/bit.28485
  • 査読あり
• [雑誌論文] Using human induced pluripotent stem cell-derived liver cells to investigate the mechanisms of liver fibrosis in vitro (2023)
  • 著者名/発表者名: Koui Yuta、Kido Taketomo
  • 雑誌名: Biochemical Society Transactions 巻: 51 号: 3 ページ: 1271-1277
  • DOI: 10.1042/bst20221421
  • 査読あり
• [雑誌論文] Transcriptomic and proteomic studies suggest the establishment of advanced zonation‐like profiles in humaninduced pluripotent stem cell‐derived liver sinusoidal endothelial cells and carboxypeptidase M‐positive liver progenitor cells cocultured in a fluidic microenvironment (2023)
  • 著者名/発表者名: Danoy M, Poulain S, Scheidecker B, Kim SH, Kido T, Miyajima A, Sakai Y, Leclerc E
  • 雑誌名: Hepatology research 巻: 1 号: 7 ページ: 1-14
  • DOI: 10.1111/hepr.13893
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Development of a novel co-culture system using human pancreatic cancer cells and human iPSC-derived stellate cells to mimic the characteristics of pancreatic ductal adenocarcinoma in?vitro (2023)
  • 著者名/発表者名: Kometani Tatsuya、Kamo Koki、Kido Taketomo、Hiraoka Nobuyoshi、Chibazakura Taku、Unno Kenji、Sekine Keisuke
  • 雑誌名: Biochemical and Biophysical Research Communications 巻: 658 ページ: 1-9
  • DOI: 10.1016/j.bbrc.2023.03.061
  • 査読あり
• [学会発表] Development of anti-HBV agents that contain alkaloidal scaffolds bearing Michael acceptors (2024)
  • 著者名/発表者名: Misao Himeno, Kaneko Nobuto, Hiroki Kubota, Taketomo Kido, Atsushi Miyajima, Masaya Sugiyama, Meng Ling Moi, Hiroki Oguri
  • 学会等名: The Joint 24th International Conference on Emerging Infectious Diseases in the Pacific Rim of the USJCMSP in collaboration with the 2nd International Symposium for IDRIC
  • 国際学会
• [学会発表] 抗線維化作用を有する新規リゾホスファチジルセリン誘導体の創製 (2023)
  • 著者名/発表者名: 陳 露瑩、木戸 丈友、宮島 篤、大和田 智彦
  • 学会等名: 第37回肝類洞壁細胞研究会学術集会
• [学会発表] B型肝炎ウイルス複製阻害活性を示すマイケルアクセプター含有アルカロイド類似化合物の同定 (2023)
  • 著者名/発表者名: 姫野 美沙緒、金子 信人、久保田 大貴、木戸 丈友、宮島 篤、杉山 真也、モイ メンリン、大栗 博毅
  • 学会等名: 第70回日本ウイルス学会学術集会