ヒト多能性幹細胞における分化偏向性の解消

• 研究課題/領域番号: 18K14714
• 研究種目: 若手研究
• 配分区分: 基金
• 審査区分: 小区分44020:発生生物学関連
• 研究機関: 京都大学
• 研究代表者: 中村 友紀 京都大学, 白眉センター, 特定准教授 (90648429)
• 研究期間 (年度): 2018-04-01 – 2021-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2020年度)
• 配分額: 4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円); 2020年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円); 2019年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円); 2018年度: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円)
• キーワード: カニクイザル / 多能性幹細胞 / scRNA-seq / 霊長類 / 高次元空間ノイズ / 次元の呪い / 分化偏向性

研究成果の概要

多能性幹細胞(PSC)は全成体細胞に寄与する能力を保持しつつ、無限増殖も可能な細胞である。本研究ではin vivoにおける多能性細胞の挙動を模倣することで、ヒトPSCに見られる分化偏向性を排した、新規培養系の確立を試みた。目的のin vivo多能性細胞は着床直後に相当するため、scRNA-seqを用いたカニクイザル着床胚の形質解析とカニクイザルPSCを用いた培養条件の検討、そしてヒトPSCでの再現を目指した。この過程において、これまで不安定であったサルPSCの新規培養系の確立に至るとともに、意外にもscRNA-seq解析における普遍的な障壁を発見し、さらに解決策を見出した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

ヒトiPSCが樹立されて以来、モデル動物としての非ヒト霊長類が見直されてきている。また、霊長類に関わらず昨今の分子生物学ではscRNA-seqを筆頭に単一細胞レベルの研究領域に突入している。これらの状況を鑑みると本研究成果はこれからの時代の基礎となる知見や技術になり、学術的意義は高いと考える。今後本研究の成果をもとに有意義な研究を展開していきたい。

研究成果

• [雑誌論文] GATA transcription factors, SOX17 and TFAP2C, drive the human germ-cell specification program (2021)
  • 著者名/発表者名: Kojima Yoji、Yamashiro Chika、Murase Yusuke、Yabuta Yukihiro、Okamoto Ikuhiro、Iwatani Chizuru、Tsuchiya Hideaki、Nakaya Masataka、Tsukiyama Tomoyuki、Nakamura Tomonori、Yamamoto Takuya、Saitou Mitinori
  • 雑誌名: Life Science Alliance 巻: 4 号: 5 ページ: 202000974-202000974
  • DOI: 10.26508/lsa.202000974
  • NAID: 120006979739
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Capturing human trophoblast development with naive pluripotent stem cells in vitro (2021)
  • 著者名/発表者名: S Io M Kabata Y Lemura N Morone A Minagawa B Wong I Okamoto T Nakamura Y Kojima C Iwatani H Tsuchiya B Kawswandy E KondohS Kaneko K Woltjen M Saitou T Yamanoto M Mandai Y Takashima
  • 雑誌名: Cell Stem Cell 巻: 21 号: 6 ページ: 10-10
  • DOI: 10.1016/j.stem.2021.03.013
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Cyclosporin A and FGF signaling support the proliferation/survival of mouse primordial germ cell-like cells in vitro† (2020)
  • 著者名/発表者名: Ohta Hiroshi、Yabuta Yukihiro、Kurimoto Kazuki、Nakamura Tomonori、Murase Yusuke、Yamamoto Takuya、Saitou Mitinori
  • 雑誌名: Biology of Reproduction 巻: 104 号: 2 ページ: 344-360
  • DOI: 10.1093/biolre/ioaa195
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] ZGLP1 is a determinant for the oogenic fate in mice (2020)
  • 著者名/発表者名: Nagaoka So I.、Nakaki Fumio、Miyauchi Hidetaka、Nosaka Yoshiaki、Ohta Hiroshi、Yabuta Yukihiro、Kurimoto Kazuki、Hayashi Katsuhiko、Nakamura Tomonori、Yamamoto Takuya、Saitou Mitinori
  • 雑誌名: Science 巻: 367 号: 6482 ページ: 4115-4115
  • DOI: 10.1126/science.aaw4115
  • NAID: 120006850276
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Long‐term expansion with germline potential of human primordial germ cell‐like cells in?vitro (2020)
  • 著者名/発表者名: Murase Yusuke、Yabuta Yukihiro、Ohta Hiroshi、Yamashiro Chika、Nakamura Tomonori、Yamamoto Takuya、Saitou Mitinori
  • 雑誌名: The EMBO Journal 巻: 39 号: 21 ページ: 104929-104929
  • DOI: 10.15252/embj.2020104929
  • 査読あり
• [雑誌論文] Induction of the germ cell fate from pluripotent stem cells in cynomolgus monkeys. (2020)
  • 著者名/発表者名: Sakai Y, Nakamura T, Okamoto I, Gyobu-Motani S, Ohta H, Yabuta Y, Tsukiyama T, Iwatani C, Tsuchiya H, Ema M, Morizane A, Takahashi J, Yamamoto T, Saitou M.
  • 雑誌名: Biol Reprod 巻: 102(3) 号: 3 ページ: 620-638
  • DOI: 10.1093/biolre/ioz205
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Generation of human oogonia from induced pluripotent stem cells in vitro. (2018)
  • 著者名/発表者名: 30.Yamashiro C, Sasaki K, Yabuta Y, Kojima Y, Nakamura T, Okamoto I, Yokobayashi S, Murase Y, Ishikura Y, Shirane K, Sasaki H, Yamamoto T, Saitou M.
  • 雑誌名: Science 巻: 362(6412) 号: 6412 ページ: 356-360
  • DOI: 10.1126/science.aat1674
  • 査読あり
• [学会発表] 霊長類特異的多能性状態の解明 (2020)
  • 著者名/発表者名: Tomonori Nakamura* , Yusuke Imoto, Yasuaki Hiraoka, Mitinori Saitou
  • 学会等名: 第53回発生生物学会年会
  • 招待講演
• [学会発表] Identifying cells hidden by curse of dimensionality (2020)
  • 著者名/発表者名: Tomonori Nakamura
  • 学会等名: The 1st ASHBi SignAC international workshop 2021
  • 招待講演
• [学会発表] Dissecting the spectrum of pluripotency in primates (2020)
  • 著者名/発表者名: Tomonori Nakamura
  • 学会等名: 第５３回日本発生生物学会年会
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Induction of the Germ-Cell Fate from Pluripotent Stem Cells in Cynomolgus Monkeys (2019)
  • 著者名/発表者名: Tomonori Nakamura
  • 学会等名: 第４２回日本分子生物学会年会
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] 次元の呪い~高次元観測データにおけるノイズとノイズ低減解析法~ (2019)
  • 著者名/発表者名: 中村友紀
  • 学会等名: 第６回六甲医学研究会
  • 招待講演
• [産業財産権] 観測ノイズ削減法の開発 (2020)
  • 発明者名: 井元祐介、中村友紀、平岡、斎藤通紀
  • 権利者名: 井元祐介、中村友紀、平岡、斎藤通紀
  • 産業財産権種類: 特許
  • 出願年月日: 2020