胚盤胞補完法と多能性幹細胞を用いたマウス生体内における肺臓器再生技術の研究開発

• 研究課題/領域番号: 18K15921
• 研究種目: 若手研究
• 配分区分: 基金
• 審査区分: 小区分53030:呼吸器内科学関連
• 研究機関: 新潟大学
• 研究代表者: 周 ケイリョウ 新潟大学, 医歯学系, 助教 (10770232)
• 研究期間 (年度): 2018-04-01 – 2020-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2019年度)
• 配分額: 4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円); 2019年度: 2,340千円 (直接経費: 1,800千円、間接経費: 540千円); 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: 肺再生 / 胚盤胞補完法 / 多能性幹細胞 / ES細胞

研究成果の概要

我々はまずFgf10 Ex1mut/Ex3mut 複合ヘテロマウスを開発し、ホモ欠損と同様に肺及び四肢が欠損することを証明し、簡便かつ高効率なゲノムタイピングすることに成功した。このFgf10 Ex1mut/Ex3mut 複合ヘテロマウス胚盤胞にGFP陽性マウスES細胞をマイクロインジェクションし、本来では肺がないため出産後に生存できないFgf10Ex1mut/Ex3mutマウスがES細胞に補完され、成体まで異常なく発育・成熟した。キメラ産仔及び成体キメラマウスを解析したところ、肺の実質部分（肺胞上皮細胞）のみならず、間質部分においても大部分がGFP陽性ES細胞由来であることを確認した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

多くの重症肺疾患においては肺移植しか救命の道がない。しかし、絶対的なドナー不足と移植後の免疫拒絶が深刻な問題となる。多能性幹細胞を用いる肺臓器作成ができれば、上記問題の克服が可能となる。しかし肺は複雑な3次元構造を持ち、かつ多数の細胞種からなる複雑な臓器であり、in vitro での移植に耐えうる肺臓器の再構築は極めて難しいと考えられる。本研究の胚盤胞補完法を用いるin vivoでの肺再生技術を発展させ、異種間キメラや大型動物における肺臓器創出技術の確立への展開することにより、肺移植を目指すための肺臓器再生研究または肺疾患解明や新薬開発のためのモデル動物開発に大きく貢献するものと期待される。

研究成果

• [雑誌論文] Generation of Lungs by Blastocyst Complementation in Apneumic Fgf10-Deficient Mice (2020)
  • 著者名/発表者名: Kitahara Akihiko、Ran Qingsong、Oda Kanako、Yasue Akihiro、Abe Manabu、Ye Xulu、Sasaoka Toshikuni、Tsuchida Masanori、Sakimura Kenji、Ajioka Yoichi、Saijo Yasuo、Zhou Qiliang
  • 雑誌名: Cell Reports 巻: 31 号: 6 ページ: 107626-107626
  • DOI: 10.1016/j.celrep.2020.107626
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] MicroRNAs control eyelid development through regulating Wnt signaling. (2019)
  • 著者名/発表者名: Nagai T, Trakanant S, Kawasaki M, Kawasaki K, Yamada Y, Watanabe M, Blackburn J, Otsuka-Tanaka Y, Hishinuma M, Kitatmura A, Meguro F, Yamada A, Kodama Y, Maeda T, Zhou Q, Saijo Y, Yasue A, Sharpe PT, Hindges R, Takagi R, Ohazama A.
  • 雑誌名: Dev Dyn 巻: 248 号: 3 ページ: 201-210
  • DOI: 10.1002/dvdy.10
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [学会発表] 胚盤胞補完法とES細胞を用いたマウス生体内における肺臓器再生 (2019)
  • 著者名/発表者名: 冉慶松，周啓亮，北原 哲彦，叶許緑，佐々木 健太，齋木 琢郎，松本吉史，森山雅人，泰江 章博，笹岡 俊邦，小田加奈子，阿部 学，味岡洋一 ，西條康夫
  • 学会等名: 第18回日本再生医療学会総会
• [学会発表] GENERATION OF LUNG ORGANS FROM MOUSE EMBRYONIC STEM CELLS VIA BLASTOCYST COMPLEMENTATION IN MICE (2019)
  • 著者名/発表者名: Q Zhou, Q Ran, A Kitahara, X Ye, K Sasaki, Y Matsumoto, M Moriyama, K Oda, T Sasaoka, M Abe, K Sakimura, Y Ajioka, A Yasue, and Y Saijo
  • 学会等名: International Society for Stem Cell Research
  • 国際学会
• [学会発表] 胚盤胞補完法とES細胞を用いたマウス生体内における肺臓器再生 (2019)
  • 著者名/発表者名: 冉慶松，周啓亮，北原 哲彦，叶許緑，佐々木 健太，齋木 琢郎 ，松本吉史，森山雅人，泰江 章博，笹岡 俊邦，小田加奈子，阿部 学，味岡洋一，西條康夫
  • 学会等名: 第18回日本再生医療学会総会
• [学会発表] Generation of Lung Organs From Embryonic Stem Cells via Blastocyst Complementation in Mice (2018)
  • 著者名/発表者名: Akihiko Kitahara, Yuki Shimizu, Tatsuya Goto, Seijiro Sato, Terumoto Koike, Masanori Tsuchida
  • 学会等名: 第70回日本胸部外科学会定期学術集会
• [備考] マウス生体内でES細胞由来肺臓器を創出しました－肺疾患解明や肺再生研究へ新しい道－
  • URL: https://www.niigata-u.ac.jp/news/2020/72503/