試験管内ネフロン誘導法に基づくヒト腎臓の病態解明と再構築

• 研究課題/領域番号: 17H06177
• 研究種目: 基盤研究(S)
• 配分区分: 補助金
• 研究分野: 腎臓内科学
• 研究機関: 熊本大学
• 研究代表者: 西中村 隆一 熊本大学, 発生医学研究所, 教授 (70291309)
• 研究期間 (年度): 2017-05-31 – 2022-03-31
• 研究課題ステータス: 中途終了 (2021年度)
• 配分額: 204,230千円 (直接経費: 157,100千円、間接経費: 47,130千円); 2021年度: 37,830千円 (直接経費: 29,100千円、間接経費: 8,730千円); 2020年度: 36,400千円 (直接経費: 28,000千円、間接経費: 8,400千円); 2019年度: 38,610千円 (直接経費: 29,700千円、間接経費: 8,910千円); 2018年度: 46,280千円 (直接経費: 35,600千円、間接経費: 10,680千円); 2017年度: 45,110千円 (直接経費: 34,700千円、間接経費: 10,410千円)
• キーワード: 腎臓オルガノイド / ネフロン前駆細胞 / 尿管芽 / 間質前駆細胞 / iPS細胞 / ES細胞 / 腎臓発生

研究成果の概要

先天性ネフローゼ症候群患者由来のiPS細胞からネフロン前駆細胞を経由して腎臓オルガノイドを誘導し、糸球体濾過膜の異常などの初期病態を再現した。また２番目の腎臓前駆細胞である尿管芽の誘導法を開発し、常染色体優性多発性嚢胞腎に応用して嚢胞を再現した。さらに間質前駆細胞の誘導にも成功し、マウスES細胞から誘導した他の２つの前駆細胞と組み合わせることで、全て多能性幹細胞由来の腎臓高次構造を再構築した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

腎臓を構成する３種の前駆細胞を多能性幹細胞から誘導する方法を、３つとも世界に先駆けて開発した。それらを組み合わせて、全て多能性幹細胞由来のマウス腎臓の高次構造を作製できたことは、将来の移植医療に大きく貢献する。ヒトiPS細胞から同様の腎臓構造作製が待たれる。またヒトiPS細胞からの誘導法を用いて２つの腎疾患の病態再現に成功したことは、疾患の病因解明と創薬に繋がることが期待される。

評価記号

検証結果 (区分)

A

研究成果

• [雑誌論文] Molecular detection of maturation stages in the developing kidney (2021)
  • 著者名/発表者名: Naganuma H, Miike K, Ohmori T, Tanigawa S, Ichikawa T, Yamane M, Eto M, Niwa H, Kobayashi A, Nishinakamura R
  • 雑誌名: Dev Biol 巻: 470 ページ: 62-73
  • DOI: 10.1016/j.ydbio.2020.11.002
  • 査読あり
• [雑誌論文] Impaired NEPHRIN localization in kidney organoids derived from nephrotic patient iPS cells (2021)
  • 著者名/発表者名: Ohmori Tomoko、De Shankhajit、Tanigawa Shunsuke、Miike Koichiro、Islam Mazharul、Soga Minami、Era Takumi、Shiona Shinichi、Nakanishi Koichi、Nakazato Hitoshi、Nishinakamura Ryuichi
  • 雑誌名: Scientific Reports 巻: 11 号: 1 ページ: 3982-3982
  • DOI: 10.1038/s41598-021-83501-9
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] PKD1-dependent renal cytogenesis in human induced pluripotent stem cell-derived ureteric bud/collecting duct organoids (2020)
  • 著者名/発表者名: Kuraoka S, Tanigawa S, Taguchi A, Hotta A, Nakazato H, Osafune K, Kobayashi A, Nishinakamura R.
  • 雑誌名: J Am Soc Nephrol 巻: 31 号: 10 ページ: 2355-2371
  • DOI: 10.1681/asn.2020030378
  • 査読あり
• [雑誌論文] Activin Is Superior to BMP7 for Efficient Maintenance of Human iPSC-Derived Nephron Progenitors. (2019)
  • 著者名/発表者名: Tanigawa S, Naganuma H, Kaku Y, Era T, Sakuma T, Yamamoto T, Taguchi A and Nishinakamura R.
  • 雑誌名: Stem Cell Reports 巻: 13 号: 2 ページ: 322-337
  • DOI: 10.1016/j.stemcr.2019.07.003
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Human kidney organoids: progress and remaining challenges. (2019)
  • 著者名/発表者名: Nishinakamura R
  • 雑誌名: Nat Rev Nephrol 巻: 15 号: 10 ページ: 613-624
  • DOI: 10.1038/s41581-019-0176-x
  • 査読あり
• [雑誌論文] Podocyte development, disease, and stem cell research. (2019)
  • 著者名/発表者名: Yoshimura Y and Nishinakamura R
  • 雑誌名: Kidney Int 巻: 96 号: 5 ページ: 1077-1082
  • DOI: 10.1016/j.kint.2019.04.044
  • 査読あり
• [雑誌論文] Manipulation of nephron-patterning signals enables selective induction of podocytes from human pluripotent stem cells. (2019)
  • 著者名/発表者名: Yoshimura Y, Taguchi A, Tanigawa S, Yatsuda J, Kamba T, Takahashi S, Kurihara H, Mukoyama M, Nishinakamura R.
  • 雑誌名: Journal of the American Society of Nephrology 巻: 30 号: 2 ページ: 304-321
  • DOI: 10.1681/asn.2018070747
  • 査読あり
• [雑誌論文] Organoids from nephrotic disease-derived iPSCs identify impaired NEPHRIN localization and slit diaphragm formation in kidney podocytes. (2018)
  • 著者名/発表者名: Tanigawa S, Islam M, Naganuma H, Yoshimura Y, Miike K, Sharmin S, Haque F, Era T, Nakazato H, Nakanishi K, Sakuma T, Yamamoto T, Kurihara H, Taguchi A, Nishinakamura R
  • 雑誌名: Stem Cell Rep 巻: 11 号: 3 ページ: 1-14
  • DOI: 10.1016/j.stemcr.2018.08.003
  • NAID: 120006847306
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Higher-order kidney organogenesis from pluripotent stem cells. (2017)
  • 著者名/発表者名: Taguchi A, Nishinakamura R
  • 雑誌名: Cell Stem Cell 巻: 21 号: 6 ページ: 730-746
  • DOI: 10.1016/j.stem.2017.10.011
  • 査読あり
• [雑誌論文] PAX2 is dispensable for in vitro nephron formation from human induced pluripotent stem cells (2017)
  • 著者名/発表者名: Kaku Y, Taguchi A, Tanigawa S, Haque F, Sakuma T, Yamamoto T, Nishinakamura R.
  • 雑誌名: Sci Rep 巻: 7 号: 1 ページ: 4554-4554
  • DOI: 10.1038/s41598-017-04813-3
  • 査読あり / オープンアクセス
• [学会発表] Organoid-based analysis of human kidney development and disease (2021)
  • 著者名/発表者名: Nishinakamura R
  • 学会等名: 10th International Meeting of Stem Cell Network
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Disease modeling using branching kidney organoids (2021)
  • 著者名/発表者名: 西中村隆一
  • 学会等名: 第20回日本再生医療学会総会
  • 招待講演
• [学会発表] Generation and application of branching kidney organoids (2020)
  • 著者名/発表者名: Nishinakamura R
  • 学会等名: ISSCR (International Society of Stem Cell Research) Digital Seminar: Organoids
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Collecting duct growth and branching in human organoids (2020)
  • 著者名/発表者名: Nishinakamura R
  • 学会等名: American Society of Nephrolog: Kidney Week 2020
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Building the kidney from pluripotent stem cells (2019)
  • 著者名/発表者名: Nishinakamura R
  • 学会等名: Annual meeting of International Society of Stem Cell Research (Plenary session)
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Building the kidney from pluripotent stem cells. (2019)
  • 著者名/発表者名: Nishinakamura R
  • 学会等名: 9th EMT International Meeting
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] 患者iPS細胞による先天性腎臓病の病態再現 (2019)
  • 著者名/発表者名: 西中村隆一
  • 学会等名: 日本炎症再生学会
  • 招待講演
• [学会発表] Organoid-based analysis of human kidney development and disease (2019)
  • 著者名/発表者名: Nishinakamura R
  • 学会等名: 第42回日本分子生物学会
  • 招待講演
• [学会発表] Dissecting podocyte development and disease in kidney organoids (2018)
  • 著者名/発表者名: Nishinakamura R
  • 学会等名: The 12th International Podocyte Conference
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Reconstructing the kidney from pluriopotent stem cells (2018)
  • 著者名/発表者名: Nishinakamura R
  • 学会等名: Korean Society for Molecular and Cellular Biology
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Reconstructing the kidney from human iPS cells (2018)
  • 著者名/発表者名: Nishinakamura R
  • 学会等名: Life Sciences Baltics Forum 2018
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Kidney organogenesis using pluripotent stem cells: Key insights and breakthroughs from model systems (2018)
  • 著者名/発表者名: Nishinakamura R
  • 学会等名: American Society of Nephrogloy, Kidney Week 2018
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] 腎臓を創る (2017)
  • 著者名/発表者名: 西中村隆一
  • 学会等名: 第114回日本内科学会総会
  • 招待講演
• [学会発表] 均一な前駆細胞誘導に基づく不均一な３次元腎臓構造の形成 (2017)
  • 著者名/発表者名: 西中村隆一
  • 学会等名: 生命科学系学会合同年次大会 ConBio 2017
  • 招待講演
• [備考] 熊本大学発生医学研究所 腎臓発生分野
  • URL: http://www.imeg.kumamoto-u.ac.jp/bunya_top/kidney_development/
• [備考] ヒトiPS細胞由来尿管芽/集合管オルガノイドにおける腎嚢胞再現
  • URL: http://www.imeg.kumamoto-u.ac.jp/np107/
• [備考] アクチビンはBMP7よりも効率良くヒトiPS細胞由来腎臓ネフロン前駆細胞を増幅できる
  • URL: http://www.imeg.kumamoto-u.ac.jp/np102/
• [備考] New Press: ヒトiPS細胞で小児腎臓病を再現
  • URL: http://www.imeg.kumamoto-u.ac.jp/np98/
• [備考] New Press: ヒトiPS細胞から腎臓ろ過細胞「ポドサイト」を高純度に誘導することに成功
  • URL: http://www.imeg.kumamoto-u.ac.jp/np99/
• [備考] New Press: 多能性幹細胞を用いて胎児腎臓の高次構造を再現
  • URL: http://www.imeg.kumamoto-u.ac.jp/np93/
• [産業財産権] 糸球体ポドサイトの誘導方法、及び該誘導方法を用いた多能性幹細胞からのポドサイトの製造方法 (2018)
  • 発明者名: 西中村隆一、吉村仁宏、太口敦博
  • 権利者名: 西中村隆一、吉村仁宏、太口敦博
  • 産業財産権種類: 特許
  • 出願年月日: 2018
• [産業財産権] 多能性幹細胞から樹状分岐した集合管を伴う腎臓構造作成法 (2017)
  • 発明者名: 西中村隆一 太口敦博
  • 権利者名: 西中村隆一 太口敦博
  • 産業財産権種類: 特許
  • 産業財産権番号: 2017-086533
  • 出願年月日: 2017