再生原理の理解にもとづいて四肢再生を惹起する

• 研究課題/領域番号: 16H06376
• 研究種目: 基盤研究(S)
• 配分区分: 補助金
• 研究分野: 発生生物学
• 研究機関: 基礎生物学研究所 (2019-2021); 学習院大学 (2016-2018)
• 研究代表者: 阿形 清和 基礎生物学研究所, 所長 (70167831)
• 研究期間 (年度): 2016-05-31 – 2021-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2021年度)
• 配分額: 177,840千円 (直接経費: 136,800千円、間接経費: 41,040千円); 2020年度: 26,260千円 (直接経費: 20,200千円、間接経費: 6,060千円); 2019年度: 36,400千円 (直接経費: 28,000千円、間接経費: 8,400千円); 2018年度: 33,020千円 (直接経費: 25,400千円、間接経費: 7,620千円); 2017年度: 32,110千円 (直接経費: 24,700千円、間接経費: 7,410千円); 2016年度: 50,050千円 (直接経費: 38,500千円、間接経費: 11,550千円)
• キーワード: 四肢再生 / 関節再生 / イモリ / カエル / マウス / ディスリゼーション / インターカレーション / 再生医療 / 再生 / 関節 / 四肢 / ゲノム編集 / 四肢特異的エンハンサー / FGF / BMP / 先端化 / 発生・分化 / 器官形成 / エピゲノム

研究成果の概要

本研究では、イモリで理解された四肢の『再生原理』(2つのステップ:<先端化>と<間を作る*>)によると、カエルでは<先端化>は行われるが<間を作る>ステップが止まっている、マウスでは2つのスタップとも止まっていると考えられた。そこで、カエルで<間を作る>ことを引き起こして四肢再生を惹起する、マウスで<先端化>を引き起こしてカエル状態まで持ち込むことを研究の目的とした。その結果、マウスで<先端化>を引き起こすことで、カエル同様に関節の再生を惹起することに成功した!! しかし、カエルでゲノム編集によって<間を作る>ステップを誘発して完全な四肢再生を惹起するまでには至らなかった。

研究成果の学術的意義や社会的意義

再生医療の提唱者として知られる本研究代表者が、iPS細胞を用いた再生医療ではなく、再生できる生き物から『再生の原理』を学ぶことで、再生できない生き物を再生できるようにすることを目標に研究を展開してきた。今回は、マウスで<先端化>を引き起こすことで関節再生を惹起させることに成功したことの社会的インパクトは高く、新たな再生医療へ向けて大きな前進となった。

評価記号

検証結果 (区分)

B

研究成果

• [雑誌論文] A comprehensive reference transcriptome resource for the Iberian ribbed newt Pleurodeles waltl, an emerging model for developmental and regeneration biology (2019)
  • 著者名/発表者名: Matsunami Masatoshi、Suzuki Miyuki、Haramoto Yoshikazu、Fukui Akimasa、Inoue Takeshi、Yamaguchi Katsushi、Uchiyama Ikuo、Mori Kazuki、Tashiro Kosuke、Ito Yuzuru、Takeuchi Takashi、Suzuki Ken-ichi T、Agata Kiyokazu、Shigenobu Shuji、Hayashi Toshinori
  • 雑誌名: DNA Research 巻: 印刷中 号: 3 ページ: 217-229
  • DOI: 10.1093/dnares/dsz003
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Cas9 ribonucleoprotein complex allows direct and rapid analysis of coding and noncoding regions of target genes in Pleurodeles waltl development and regeneration. (2018)
  • 著者名/発表者名: Suzuki M., Hayashi T*., Inoue T., Agata K., Hirayama M., Suzuki M., Shigenobu S., Takeuchi T, Yamamoto T., and Suzuki KT*.
  • 雑誌名: Developmental Biology 巻: 447 号: 2 ページ: 127-136
  • DOI: 10.1016/j.ydbio.2018.09.008
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Spatio-temporal neural stem cell behavior leads to both perfect and imperfect structural brain regeneration in adult newts. (2018)
  • 著者名/発表者名: Urata Y, Yamashita W, Inoue T, Agata K.
  • 雑誌名: Biol Open. 巻: 7(6) 号: 6
  • DOI: 10.1242/bio.033142
  • 査読あり / オープンアクセス
• [学会発表] ニワトリの関節再生に参画する細胞の探索 (2019)
  • 著者名/発表者名: 石井維直, 松原遼, 阿形清和
  • 学会等名: 第42回日本分子生物学会年会
• [学会発表] The hourglass model of limb regeneration/四肢再生の砂時計モデル (2019)
  • 著者名/発表者名: Kiyokazu Agata
  • 学会等名: 52nd Annual Meeting of the Japanese Society of Developmental Biologists
  • 招待講演
• [学会発表] The unique mmp1 expression for the stump of the joint regeneration in Xenopus laevis /アフリカツメガエル関節再生時のスタンプ領域における特異的なmmp1発現 (2019)
  • 著者名/発表者名: Haruka Matsubara, Kiyokazu Agata
  • 学会等名: 52nd Annual Meeting of the Japanese Society of Developmental Biologists
• [学会発表] Identification of the cells expected to participate in mouse joint regeneration/マウス関節再生に参画が期待される細胞の同定 (2019)
  • 著者名/発表者名: Masakazu Hotta, Haruka Matsubara, Kiyokazu Agata
  • 学会等名: 52nd Annual Meeting of the Japanese Society of Developmental Biologists
• [学会発表] Regenerating joint exhibits specific cellular response in the frog (Xenopus laevis) (2019)
  • 著者名/発表者名: Haruka Matsubara, Kiyokazu Agata
  • 学会等名: Limb Development and Regeneration: New Tools for a Classic Model System
  • 国際学会
• [学会発表] 再生生物学は今、何を目指しているのか (2019)
  • 著者名/発表者名: 阿形清和
  • 学会等名: 第2回再生学位分野融合研究会
  • 招待講演
• [学会発表] カエル（Xenopus laevis)の関節再生は特殊な細胞応答現象を示す (2019)
  • 著者名/発表者名: 松原遼
  • 学会等名: 第2回再生学位分野融合研究会
• [学会発表] プラナリアやイモリに学ぶ再生原理と再生医療 (2018)
  • 著者名/発表者名: 阿形清和
  • 学会等名: 金沢大学 幹細胞生物学セミナー
  • 招待講演
• [学会発表] 再生生物学と再生医療を考える (2018)
  • 著者名/発表者名: 阿形清和
  • 学会等名: 埼玉県高等学校生物研究会
  • 招待講演
• [学会発表] Regeneration, Stem Cells and Medicine (2018)
  • 著者名/発表者名: Kiyokazu Agata
  • 学会等名: 第70回日本細胞生物学会/第51回日本発生生物学会合同年会
  • 招待講演
• [学会発表] Differential gene expressions between joint and non-joint blastemas/stumps in frog (2018)
  • 著者名/発表者名: Haruka Matsubara, Takeshi Inoue, Ei Kakuta, Kiyokazu Agata
  • 学会等名: 第70回日本細胞生物学会/第51回日本発生生物学会合同年会
• [学会発表] 炎症、損傷治癒、再生能力の関係を考える (2018)
  • 著者名/発表者名: 阿形清和
  • 学会等名: 第39回日本炎症・再生医学会
  • 招待講演
• [学会発表] The Japanese amphibian regeneration initiative (2018)
  • 著者名/発表者名: Kiyokazu Agata
  • 学会等名: Salamander Models in Cross-Disciplinary Biological Research
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] サラマンダー（イモリ亜目+サンショウウオ亜目）を用いた再生研究の世界潮流 (2018)
  • 著者名/発表者名: 阿形清和
  • 学会等名: 基礎生物学研究所/イベリアトゲイモリトレーニングコース
  • 招待講演
• [学会発表] イベリアトゲイモリとアフリカツメガエルの再生時MMP動態解析 (2018)
  • 著者名/発表者名: 松原遼、井上武、角田瑛、阿形清和
  • 学会等名: 基礎生物学研究所/再生学異分野融合研究会
• [学会発表] 両生類での四肢特異的ShｈエンハンサーMFCS1に着目した四肢再生を惹起する試み (2018)
  • 著者名/発表者名: 角田瑛、猪鼻拓也、井上武、阿形清和
  • 学会等名: 基礎生物学研究所/再生学異分野融合研究会
• [学会発表] MMPに着目したマウスとイベリアトゲイモリ四肢切断時応答の差異 (2018)
  • 著者名/発表者名: 松原遼、遠藤哲也、井上武、角田瑛、阿形清和
  • 学会等名: 日本動物学会第89回大会
• [学会発表] マウス関節再生に参画が期待される細胞の同定 (2018)
  • 著者名/発表者名: 堀田正和、松原遼、阿形清和
  • 学会等名: 日本動物学会第89回大会
• [学会発表] 再生できる動物に学ぶ再生医療 (2018)
  • 著者名/発表者名: 阿形清和
  • 学会等名: 台東区教育委員会生涯学習ラーニングスクエア
  • 招待講演
• [学会発表] What did we learn from regenerative animals such as planarian and newt? (2018)
  • 著者名/発表者名: Kiyokzu Agata
  • 学会等名: Molecular mechanisms of developmental and regenerative biology
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] 関節の再生を科学する (2018)
  • 著者名/発表者名: 阿形清和
  • 学会等名: 第5回学習院大学ブランディング・シンポジウム/第24回生命科学シンポジウム
  • 招待講演
• [学会発表] Trial for elicitation of limb regeneration in frog by modifying limb-specific Shh enhancer MFCS1 (2018)
  • 著者名/発表者名: 角田瑛、猪鼻拓也、井上武、阿形清和
  • 学会等名: 第41回日本分子生物学会
• [学会発表] プラナリアやイモリに学ぶ再生医療 (2018)
  • 著者名/発表者名: 阿形清和
  • 学会等名: としまコミュニティ大学
  • 招待講演
• [学会発表] Evoking regenerative ability from non-regenerative animals (2018)
  • 著者名/発表者名: 阿形清和
  • 学会等名: KEY Forum： The 3rd International Symposium on Stem Cell Traits and Developmental Systems
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Joint regeneration in newt and frog (2018)
  • 著者名/発表者名: 阿形清和
  • 学会等名: International Symposium at Hitrohima University ”Amphibian development, regeneration, evolution and beyond"
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] 再生のメカニズムをもとに将来の再生医療を考える (2018)
  • 著者名/発表者名: 阿形清和
  • 学会等名: 広尾学園中学校・高等学校講演
  • 招待講演
• [学会発表] 両生類における四肢特異的shhエンハンサーMFCS1領域の転写活性の解析 (2017)
  • 著者名/発表者名: 角田 瑛、猪鼻拓也、井上 武、阿形清和
  • 学会等名: 第3回次世代両生類研究会 両生類研究に関するエトセトラ
• [学会発表] イベリアトゲイモリの四肢再生過程における再生芽サイズとパターニングの相関 (2017)
  • 著者名/発表者名: 井上 武、木村聡介、坂本陸哉、阿形清和
  • 学会等名: 第3回次世代両生類研究会 両生類研究に関するエトセトラ
• [学会発表] 機能的な四肢再生を目指して (2017)
  • 著者名/発表者名: 松原 遼
  • 学会等名: 第1回水棲生物再生研究会
• [学会発表] 再生における傷上皮の重要性を考える (2017)
  • 著者名/発表者名: 阿形清和
  • 学会等名: イモリ型の臓器再生フォーラム
  • 招待講演
• [学会発表] 再生メカニズムが語る未来の再生医療 (2017)
  • 著者名/発表者名: 阿形清和
  • 学会等名: 22世紀先端研究セミナー
  • 招待講演
• [学会発表] 両生類の四肢再生過程における四肢特異的shhエンハンサーMFCS1領域の解析 (2017)
  • 著者名/発表者名: 角田 瑛、猪鼻拓也、井上 武、阿形清和
  • 学会等名: イベリアトゲイモリ研究会
• [学会発表] 再生の原理を理解し、再生できないものを再生できるようにする (2017)
  • 著者名/発表者名: 阿形清和
  • 学会等名: 第16回日本再生医療学会総会
  • 発表場所: 仙台国際センター（宮城県・仙台市）
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Regeneration of "The Society of Cell" (2017)
  • 著者名/発表者名: 阿形清和
  • 学会等名: Joint Meeting of the German and Japanese Societies of Developmental Biologists
  • 発表場所: Kiel大学（ドイツ・キール）
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] 再生できない動物を再生できるようにする (2016)
  • 著者名/発表者名: 阿形清和
  • 学会等名: 2016年日本動物学会関東支部公開講演会 21世紀動物学の夢
  • 発表場所: 東京大学弥生講堂（東京都・文京区）
  • 招待講演
• [学会発表] Roles of ependymoglia cells in brain regeneration after partial excision of the amphibian optic tectum (2016)
  • 著者名/発表者名: 浦田悠子、山下 航、井上 武、阿形清和
  • 学会等名: the 22nd International Congress of Zoology / the 87th meeting of Zoological Society of Japan
  • 発表場所: OIST/OCC（沖縄県国頭郡恩納村/宜野湾市）
• [備考] イベリアトゲイモリのポータルサイトiNewt
  • URL: http://www.nibb.ac.jp/imori/main/
• [備考] 学習院大学の研究室ホームページサイト
  • URL: http://www.univ.gakushuin.ac.jp/sci./bio/laboratory/detail-agata/
• [備考] 学習院大学 理学部 生命科学科 再生生物学（阿形研究室）ホームページ
  • URL: http://www.univ.gakushuin.ac.jp/sci/bio/laboratory/detail-agata/