iPS細胞を用いた肺の臓器再生と疾患病態解明のための革新的バイオリソースの開発

• 研究課題/領域番号: 15H02537
• 研究種目: 基盤研究(A)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 呼吸器内科学
• 研究機関: 京都大学
• 研究代表者: 三嶋 理晃 京都大学, 医学研究科, 名誉教授 (60190625)
• 研究分担者: 瀬山 邦明 順天堂大学, 医学部, 先任准教授 (10226681) ; 半田 知宏 京都大学, 医学研究科, 助教 (10432395) ; 平井 豊博 京都大学, 医学研究科, 教授 (20359805) ; 金 永学 京都大学, 医学研究科, 助教 (20456883) ; 佐藤 篤靖 京都大学, 医学研究科, 助教 (30706677) ; 佐藤 晋 京都大学, 医学(系)研究科(研究院), その他 (40378691) ; 伊藤 功朗 京都大学, 医学研究科, 助教 (40447975) ; 長崎 忠雄 京都大学, 医学研究科, 医員 (40747862) ; 堀田 秋津 京都大学, iPS細胞研究所, 特定拠点講師 (50578002) ; 小熊 毅 京都大学, 医学研究科, 特定助教 (50601324) ; 後藤 慎平 京都大学, 医学研究科, 特定准教授 (50747219) ; 室 繁郎 京都大学, 医学研究科, 准教授 (60344454) ; 松本 久子 京都大学, 医学研究科, 講師 (60359809) ; 小笹 裕晃 京都大学, 医学研究科, 特定助教 (80572015) ; 永井 宏樹 京都大学, 医学研究科, 特定助教 (80711605) ; 陳 和夫 京都大学, 医学研究科, 特定教授 (90197640) ; 浅香 勲 京都大学, iPS細胞研究所, 教授 (10543639) ; 谷澤 公伸 京都大学, 医学研究科, 客員研究員 (20639140)
• 研究期間 (年度): 2015-04-01 – 2018-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2017年度)
• 配分額: 41,470千円 (直接経費: 31,900千円、間接経費: 9,570千円); 2017年度: 12,610千円 (直接経費: 9,700千円、間接経費: 2,910千円); 2016年度: 13,000千円 (直接経費: 10,000千円、間接経費: 3,000千円); 2015年度: 15,860千円 (直接経費: 12,200千円、間接経費: 3,660千円)
• キーワード: 分子細胞呼吸学 / iPS細胞 / 肺臓器再生 / 疾患モデリング / 分子細胞呼吸器学

研究成果の概要

ヒトiPS細胞は細胞株によって分化効率が異なり、応用研究における大きなハードルだったが、表面抗原Carboxypeptidase Mを利用して呼吸器上皮幹細胞を単離し、三次元培養を行なって分化促進することで、気道や肺胞上皮細胞に安定して効率よく分化誘導が可能となった。II型肺胞上皮細胞については長期培養も可能になり、線維芽細胞との共培養なしでも分化誘導が可能となった。これを用いて、iPS細胞由来のII型肺胞上皮細胞を免疫不全マウスにオルガノイドとして移植する方法の開発を進め、疾患モデリングについては薬剤性肺障害、気道疾患、肺線維症、肺がんに対する領域別の応用研究を進めた。

研究成果

• [雑誌論文] Long-term expansion of alveolar stem cells derived from human iPS cells in organoids (2017)
  • 著者名/発表者名: Yamamoto Yuki、Gotoh Shimpei、Korogi Yohei、Seki Masahide、Konishi Satoshi、Ikeo Satoshi、Sone Naoyuki、Nagasaki Tadao、Matsumoto Hisako、Muro Shigeo、Ito Isao、Hirai Toyohiro、Kohno Takashi、Suzuki Yutaka、Mishima Michiaki
  • 雑誌名: Nature Methods 巻: 14 号: 11 ページ: 1097-1106
  • DOI: 10.1038/nmeth.4448
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] ヒトiPS細胞から気道上皮細胞への分化促進 (2016)
  • 著者名/発表者名: 小西 聡史, 後藤 慎平
  • 雑誌名: 呼吸と循環 巻: 64 ページ: 785-789
  • NAID: 40020930524
• [雑誌論文] Directed induction of functional multi-ciliated cells in proximal airway epithelial spheroids from human pluripotent stem cells. (2016)
  • 著者名/発表者名: Konishi S, Gotoh S, Tateishi K, Yamamoto Y, Korogi Y, Matsumoto H, Muro S, Hirai T, Ito I, Tsukita S, Mishima M.
  • 雑誌名: Stem Cell Reports 巻: 6 号: 1 ページ: 18-25
  • DOI: 10.1016/j.stemcr.2015.11.010
  • NAID: 120005745633
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Longitudinal shape irregularity of airway lumen assessed by CT in patients with bronchial asthma and COPD. (2015)
  • 著者名/発表者名: Oguma T, Hirai T, Fukui M, Tanabe N, Marumo S, Nakamura H, Ito H, Sato S, Niimi A, Ito I, Matsumoto
  • 雑誌名: Thorax 巻: 70(8) 号: 8 ページ: 719-24
  • DOI: 10.1136/thoraxjnl-2014-206651
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Matrix metalloproteinase-10: a novel biomarker for idiopathic pulmonary fibrosis. (2015)
  • 著者名/発表者名: Sokai A, Handa T, Tanizawa K, Oga T, Uno K, Tsuruyama T, Kubo T, Ikezoe K, Nakatsuka Y, Tanimura K, Muro S, Hirai T, Nagai S, Chin K, Mishima M.
  • 雑誌名: Respir Res. 巻: 16 号: 1 ページ: 120-120
  • DOI: 10.1186/s12931-015-0280-9
  • NAID: 120005774669
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Mechanical Stimulation by Postnasal Drip Evokes Cough. (2015)
  • 著者名/発表者名: Iwata T, Ito I, Niimi A, Ikegami K, Marumo S, Tanabe N, Nakaji H, Kanemitsu Y, Matsumoto H, Kamei J, Setou M, Mishima M.
  • 雑誌名: PLos One 巻: 10 号: 11 ページ: e0141823-e0141823
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0141823
  • NAID: 120005749926
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] A toll-like receptor 3 single nucleotide polymorphism in Japanese patients with sarcoidosis. (2015)
  • 著者名/発表者名: Ikezoe K, Handa T, Tanizawa K, Kubo T, Ito I, Sokai A, Nakatsuka Y, Nagai S, Izumi T, Mishima M
  • 雑誌名: Tissue Antigens 巻: 85 号: 3 ページ: 204-208
  • DOI: 10.1111/tan.12535
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] ヒト多能性幹細胞からⅡ型肺胞上皮細胞への分化促進と単離 (2015)
  • 著者名/発表者名: 後藤 慎平, 三嶋 理晃
  • 雑誌名: 呼吸と循環 巻: 63 ページ: 651-655
  • NAID: 40020519047
• [学会発表] In vitro disease modeling of alveolar phenotype caused by AP3B1 deficiency using human induced pluripotent stem cells. (2017)
  • 著者名/発表者名: Korogi Y, Gotoh S, Yamamoto Y, Konishi S, Nagasaki T, Sone N, Ikeo S, Matsumoto H, Muro S, Ito I, Asaka I, Hotta A, Hirai T
  • 学会等名: Stem Cell Research 15th Annual Meeting
  • 国際学会
• [学会発表] ヒトiPS細胞を用いたⅡ型肺胞上皮細胞の量産化を目指して (2017)
  • 著者名/発表者名: 山本佑樹、後藤慎平、興梠陽平、小西聡史、池尾聡、曽根尚之、玉井浩二、平井豊博
  • 学会等名: 第53回日本肺サーファクタント関連（界面）医学会
• [学会発表] ヒトiPS細胞由来肺胞オルガノイドによるHermansky-Pudlak症候群2型のモデリング (2017)
  • 著者名/発表者名: 興梠陽平、後藤慎平、山本佑樹、池尾 聡、曽根尚之、小西聡史、玉井浩二、平井豊博
  • 学会等名: 第53回日本肺サーファクタント関連（界面）医学会
• [学会発表] Long-term expansion of alveolar stem cells derived from human iPS cells by forming organoids (2017)
  • 著者名/発表者名: 山本佑樹、後藤慎平、興梠陽平、関真秀、小西聡史、池尾聡、曽根尚之、長崎忠雄、松本久子、室繁郎、伊藤功朗、平井豊博、河野隆志、鈴木穣、三嶋理晃
  • 学会等名: CiRA 2017 International Symposium
• [学会発表] ヒト多能性幹細胞由来の呼吸器上皮細胞の有用性 (2017)
  • 著者名/発表者名: 後藤慎平
  • 学会等名: 第40回日本分子生物学会年会
• [学会発表] Induction of functional lung epithelial cells from human pluripotent stem cells (2017)
  • 著者名/発表者名: 後藤慎平
  • 学会等名: 第95回日本生理学会大会
• [学会発表] ヒト多能性幹細胞から分化した気道繊毛上皮の有用性 (2016)
  • 著者名/発表者名: 後藤慎平
  • 学会等名: 第39回日本分子生物学会年会
  • 発表場所: パシフィコ横浜
  • 年月日: 2016-11-30
• [学会発表] ヒトiPS細胞の呼吸器研究への応用 (2016)
  • 著者名/発表者名: 後藤慎平
  • 学会等名: 第29回日本動物実験代替法学会
  • 発表場所: 九州大学百年講堂
  • 年月日: 2016-11-16
• [学会発表] Long-term culture of alveolar epithelial type 2 cells derived from human induced pluripotent stem cells. (2016)
  • 著者名/発表者名: 山本佑樹、後藤慎平、興梠陽平、小西聡史、長崎忠雄、松本久子、室繁郎、平井豊博、伊藤功朗、三嶋理晃
  • 学会等名: International Society for Stem Cell Research 14th Annual Meeting
  • 発表場所: Samfrancisco, USA
  • 年月日: 2016-06-22
  • 国際学会
• [学会発表] ヒトiPS細胞から機能的な気道線毛上皮細胞への分化誘導 (2016)
  • 著者名/発表者名: 小西聡史、後藤慎平、立石和博、山本佑樹、興梠陽平、長崎忠雄、松本久子、室繁郎、平井豊博、伊藤功朗、月田早智子、三嶋理晃
  • 学会等名: 第56回 日本呼吸器学会学術講演会
  • 発表場所: 国立京都国際会館
  • 年月日: 2016-04-08
• [学会発表] Generation of lung epithelial cells from human iPS cells (2016)
  • 著者名/発表者名: 伊藤功朗
  • 学会等名: 第56回日本呼吸器学会学術講演会
  • 発表場所: 国立京都国際会館
  • 年月日: 2016-04-08
• [学会発表] ヒトiPS細胞から呼吸器上皮細胞への分化誘導技術 (2016)
  • 著者名/発表者名: 後藤慎平
  • 学会等名: 第56回日本呼吸器学会学術講演会
  • 発表場所: 国立京都国際会館
  • 年月日: 2016-04-08
• [学会発表] iPS細胞を用いた肺疾患研究と治療戦略 (2016)
  • 著者名/発表者名: 伊藤功朗
  • 学会等名: 第37回日本呼吸器学会生涯教育講演会
  • 発表場所: 京都市国際交流会館
  • 年月日: 2016-04-07
• [学会発表] ヒトiPS細胞から気道線毛上皮細胞への分化誘導 (2015)
  • 著者名/発表者名: 小西聡史、後藤慎平、立石和博、山本佑樹、興梠陽平、長崎忠雄、松本久子、室繁郎、平井豊博、伊藤功朗、月田早智子、三嶋理晃
  • 学会等名: 第38回 日本分子生物学会年会
  • 発表場所: 神戸ポートアイランド
  • 年月日: 2015-12-01
• [学会発表] ヒト多能性幹細胞から呼吸器上皮細胞への分化誘導 (2015)
  • 著者名/発表者名: 後藤慎平、伊藤功朗、興梠陽平、山本佑樹、小西聡史、長崎忠雄、松本久子、佐藤篤靖、室繁郎、平井豊博、長船健二、浅香勲、瀬山邦明、三嶋理晃
  • 学会等名: 第15回 日本細胞生物学会
  • 発表場所: タワーホール船堀
  • 年月日: 2015-06-30
• [学会発表] Generation of ciliated airway epithelial cells from human induced pluripotent stem cells (2015)
  • 著者名/発表者名: 小西聡史、後藤慎平、山本佑樹、興梠陽平、長崎忠雄、松本久子、室繁郎、平井豊博、伊藤功朗、三嶋理晃
  • 学会等名: ISSCR 2015 annual meeting
  • 発表場所: Stockholm, Sweden
  • 年月日: 2015-06-24
  • 国際学会
• [学会発表] 遺伝性呼吸器疾患の疾患特異的iPS細胞樹立 (2015)
  • 著者名/発表者名: 後藤慎平、伊藤功朗、興梠陽平、山本佑樹、小西聡史、長崎忠雄、松本久子、佐藤篤靖、室繁郎、平井豊博、長船健二、浅香勲、瀬山邦明、三嶋理晃
  • 学会等名: 第55回日本呼吸器学会
  • 発表場所: 東京国際フォーラム
  • 年月日: 2015-04-17
• [学会発表] ヒトiPS細胞からⅡ型肺胞上皮細胞への分化誘導効率の改善 (2015)
  • 著者名/発表者名: 山本佑樹、後藤慎平、興梠陽平、小西聡史、長崎忠雄、松本久子、室繁郎、平井豊博、伊藤功朗、三嶋理晃
  • 学会等名: 第55回日本呼吸器学会
  • 発表場所: 東京国際フォーラム
  • 年月日: 2015-04-17
• [学会発表] ヒトiPS細胞から気道繊毛上皮前駆細胞への効率の良い分化誘導法の確立 (2015)
  • 著者名/発表者名: 小西聡史、後藤慎平、山本佑樹、興梠陽平、長崎忠雄、松本久子、室繁郎、平井豊博、伊藤功朗、三嶋理晃
  • 学会等名: 第55回日本呼吸器学会
  • 発表場所: 東京国際フォーラム
  • 年月日: 2015-04-17
• [図書] Annual Review 2016 呼吸器 [永井厚志・巽浩一郎・桑野和善・高橋和久（編）] 「ヒトiPS細胞から気道上皮細胞への分化促進」の項 (2016)
  • 著者名/発表者名: 後藤慎平（分担執筆）
  • 出版者: 中外医学社