組織間葉系細胞亜集団の同定およびクロストークによる組織修復機構の解明

• 研究課題/領域番号: 19K10024
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 基金
• 応募区分: 一般
• 審査区分: 小区分56070:形成外科学関連
• 研究機関: 順天堂大学 (2021-2022); 東京医科歯科大学 (2019-2020)
• 研究代表者: 馬渕 洋 順天堂大学, 大学院医学研究科, 特任准教授 (50424172)
• 研究分担者: 赤澤 智宏 順天堂大学, 大学院医学研究科, 教授 (80291160)
• 研究期間 (年度): 2019-04-01 – 2023-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2022年度)
• 配分額: 4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円); 2021年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円); 2020年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円); 2019年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
• キーワード: 間葉系幹細胞 / Single-cell RNA sequence / 細胞多様性 / 細胞間クロストーク / scRNA-Seq / Single-Cell RNA Sequence / 間葉系細胞 / Single-Cell 解析 / 組織幹細胞 / 神経堤細胞 / Single cell RNA sequence

研究開始時の研究の概要

間葉系幹細胞は、骨髄をはじめ様々な組織に存在し、生体の恒常性に関与していると考えられている。また間葉系幹細胞は細胞治療の重要なソースとして実用化されており、細胞移植による組織再生効果が確認されている。しかし、治療に関与する細胞集団および因子（細胞成分・液性成分）の同定といった特性解析は進んでいない。本研究では、単一細胞レベルでの遺伝子発現及び表面抗原を指標として間葉系幹細胞を分類することにより、組織修復に関与する因子（再生因子）の特定を行う。

研究成果の概要

間葉系幹細胞は、生体の恒常性に関与するため周りの細胞とクロストークしていると考えられる。しかしながら、間葉系幹細胞集団の不均一性は幹細胞特有のシグナルの同定、組織内の細胞間相互作用解析を困難にしている。本研究では、雑多な集団として扱われてきた間葉系幹細胞を遺伝子発現により分類した。その結果、間葉系幹細胞クローンを用いた遺伝子発現解析より、FZD5が間葉系幹細胞で高発現していること示した。また、間葉系幹細胞と造血幹細胞の共培養実験系を用いて、間葉系幹細胞分泌因子が造血幹細胞の骨髄細胞への分化を促進することを証明した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

これまでに、レポーターマウス及びリネージトレーシングマウス用いた間葉系幹細胞の可視化や骨髄細胞に対する解析は国内外で進められている。しかしながら、間葉系幹細胞集団の不均一性により、特有のシグナルを同定することが困難であり、培養による性質変化はさらに解析を複雑化する。本研究では、「幹細胞・前駆細胞を含む間葉系細胞亜集団の特性はどのようなものか？」について明らかにし、それぞれ集団を細胞表面抗原と単一細胞による遺伝子発現解析により詳細に定義し、再生治療への関与・細胞間のクロストークを解析する。

研究成果

• [国際共同研究] University of Cambridge(英国)
• [国際共同研究] University of Cambridge(英国)
• [国際共同研究] University of Cambridge(英国)
• [雑誌論文] CD73-Positive Cell Spheroid Transplantation Attenuates Colonic Atrophy (2023)
  • 著者名/発表者名: Hisamatsu Daisuke、Itakura Natsumi、Mabuchi Yo、Ozaki Rion、Suto Eriko Grace、Naraoka Yuna、Ikeda Akari、Ito Lisa、Akazawa Chihiro
  • 雑誌名: Pharmaceutics 巻: 15 号: 3 ページ: 845-845
  • DOI: 10.3390/pharmaceutics15030845
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Evaluation of Human-Induced Pluripotent Stem Cells Derived from a Patient with Schwartz Jampel Syndrome Revealed Distinct Hyperexcitability in the Skeletal Muscles (2023)
  • 著者名/発表者名: Yamashita Y, Nakada S, Nakamura K, Sakurai H, Ohno K, Goto T, Mabuchi Y, Akazawa C, Hattori N, Arikawa-Hirasawa E.
  • 雑誌名: Biomedicines 巻: 11 号: 3 ページ: 814-814
  • DOI: 10.3390/biomedicines11030814
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Role of Snai2 and Notch signaling in salivary gland myoepithelial cell fate. (2022)
  • 著者名/発表者名: Rika Yasuhara, Seya Kang, Tarou Irie, Yo Mabuchi, Satoko Kujiraoka, Akane Yukimori, Shoko Ishida, Junichi Tanaka, Kenji Mishima
  • 雑誌名: Lab Invest. 巻: 102(11) 号: 11 ページ: 1245-1256
  • DOI: 10.1038/s41374-022-00814-7
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Human induced pluripotent stem cell-derived salivary gland organoids model SARS-CoV-2 infection and replication. (2022)
  • 著者名/発表者名: Junichi Tanaka, Hidenobu Senpuku, Miho Ogawa, Rika Yasuhara, Shintaro Ohnuma, Koki Takamatsu, Takashi Watanabe, Yo Mabuchi, Shiro Nakamura, Shoko Ishida, Tomohiko Sadaoka, Takashi Takaki, Tatsuo Shirota, Toshikazu Shimane, Tomio Inoue, Takayoshi Sakai, Munemasa Mori, Takashi Tsuji, Ichiro Saito, Kenji Mishima
  • 雑誌名: Nat Cell Biol. 巻: 24(11) 号: 11 ページ: 1595-1605
  • DOI: 10.1038/s41556-022-01007-6
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Hematopoietic-Mesenchymal Signals Regulate the Properties of Mesenchymal Stem Cells (2022)
  • 著者名/発表者名: Kanazawa Sanshiro、Okada Hiroyuki、Riu Dan、Mabuchi Yo、Akazawa Chihiro、Iwata Junichi、Hoshi Kazuto、Hikita Atsuhiko
  • 雑誌名: International Journal of Molecular Sciences 巻: 23 号: 15 ページ: 8238-8238
  • DOI: 10.3390/ijms23158238
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] MDS cells impair osteolineage differentiation of MSCs via extracellular vesicles to suppress normal hematopoiesis. (2022)
  • 著者名/発表者名: Hayashi Y, Inoue D, et al.
  • 雑誌名: Cell Reports 巻: VOLUME 39, ISSUE 6 号: 6 ページ: 110805-110805
  • DOI: 10.1016/j.celrep.2022.110805
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Regulation of activated microglia and macrophages by systemically administered DNA/RNA heteroduplex oligonucleotides (2022)
  • 著者名/発表者名: Nishi Rieko、Ohyagi Masaki、Nagata Tetsuya、Mabuchi Yo、Yokota Takanori
  • 雑誌名: Molecular Therapy 巻: 30 号: 6 ページ: 2210-2223
  • DOI: 10.1016/j.ymthe.2022.02.019
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Novel Mesenchymal Stem Cell Spheroids with Enhanced Stem Cell Characteristics and Bone Regeneration Ability (2022)
  • 著者名/発表者名: Ohori-Morita Yumi、Niibe Kunimichi、Limraksasin Phoonsuk、Nattasit Praphawi、Miao Xinchao、Yamada Masahiro、Mabuchi Yo、Matsuzaki Yumi、Egusa Hiroshi
  • 雑誌名: Stem Cells Translational Medicine 巻: xx 号: 4 ページ: 1-16
  • DOI: 10.1093/stcltm/szab030
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Isolation and Characterization of Tissue Resident CD29-Positive Progenitor Cells in Livestock to Generate a Three-Dimensional Meat Bud (2021)
  • 著者名/発表者名: Naraoka Yuna、Mabuchi Yo、Yoneyama Yosuke、Suto Eriko Grace、Hisamatsu Daisuke、Ikeda Mami、Ito Risa、Nakamura Tetsuya、Takebe Takanori、Akazawa Chihiro
  • 雑誌名: Cells 巻: 10 号: 9 ページ: 2499-2499
  • DOI: 10.3390/cells10092499
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Cellular Heterogeneity of Mesenchymal Stem/Stromal Cells in the Bone Marrow (2021)
  • 著者名/発表者名: Mabuchi Yo、Okawara Chikako、Mendez-Ferrer Simon、Akazawa Chihiro
  • 雑誌名: Frontiers in Cell and Developmental Biology 巻: 9 ページ: 689366-689366
  • DOI: 10.3389/fcell.2021.689366
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Soluble JAM-C Ectodomain Serves as the Niche for Adipose-Derived Stromal/Stem Cells (2021)
  • 著者名/発表者名: Yamazaki Morio、Sugimoto Kotaro、Mabuchi Yo、Yamashita Rina、Ichikawa-Tomikawa Naoki、Kaneko Tetsuharu、Akazawa Chihiro、Hasegawa Hiroshi、Imura Tetsuya、Chiba Hideki
  • 雑誌名: Biomedicines 巻: 9 号: 3 ページ: 278-278
  • DOI: 10.3390/biomedicines9030278
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] FZD5 regulates cellular senescence in human mesenchymal stem/stromal cells (2020)
  • 著者名/発表者名: Harada Seiko、Mabuchi Yo、Kohyama Jun、Shimojo Daisuke、Suzuki Sadafumi、Kawamura Yoshimi、Araki Daisuke、Suyama Takashi、Kajikawa Masunori、Akazawa Chihiro、Okano Hideyuki、Matsuzaki Yumi
  • 雑誌名: STEM CELLS 巻: 39 号: 3 ページ: 318-330
  • DOI: 10.1002/stem.3317
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] A Shaking-Culture Method for Generating Bone Marrow Derived Mesenchymal Stromal/Stem Cell-Spheroids With Enhanced Multipotency in vitro (2020)
  • 著者名/発表者名: Niibe Kunimichi、Ohori-Morita Yumi、Zhang Maolin、Mabuchi Yo、Matsuzaki Yumi、Egusa Hiroshi
  • 雑誌名: Frontiers in Bioengineering and Biotechnology 巻: 8 ページ: 590332-590332
  • DOI: 10.3389/fbioe.2020.590332
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Advantage of fat-derived CD73 positive cells from multiple human tissues, prospective isolated mesenchymal stromal cells (2020)
  • 著者名/発表者名: Suto Eriko G.、Mabuchi Yo、Toyota Saki、Taguchi Miyu、Naraoka Yuna、Itakura Natsumi、Matsuoka Yoh、Fujii Yasuhisa、Miyasaka Naoyuki、Akazawa Chihiro
  • 雑誌名: Scientific Reports 巻: 10 号: 1 ページ: 15073-15073
  • DOI: 10.1038/s41598-020-72012-8
  • NAID: 40022778397
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] The extracellular domain of teneurin-4 promotes cell adhesion for oligodendrocyte differentiation (2020)
  • 著者名/発表者名: Hayashi Chikako、Suzuki Nobuharu、Mabuchi Yo、Kikura Naomi、Hosoda Yukina、de Vega Susana、Akazawa Chihiro
  • 雑誌名: Biochemical and Biophysical Research Communications 巻: 523 号: 1 ページ: 171-176
  • DOI: 10.1016/j.bbrc.2019.12.002
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Transcription factor Tlx1 marks a subset of lymphoid tissue organizer-like mesenchymal progenitor cells in the neonatal spleen (2019)
  • 著者名/発表者名: Ueno Yuta、Fujisaki Keiko、Hosoda Shoko、Amemiya Yusuke、Okazaki Shogo、Notsu Chihiro、Nishiyama Chiharu、Mabuchi Yo、Matsuzaki Yumi、Oda Akihisa、Goitsuka Ryo
  • 雑誌名: Scientific Reports 巻: 9 号: 1 ページ: 20408-20408
  • DOI: 10.1038/s41598-019-56984-w
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Laminin α2, α4, and α5 Chains Positively Regulate Migration and Survival of Oligodendrocyte Precursor Cells (2019)
  • 著者名/発表者名: Suzuki Nobuharu、Hyodo Mai、Hayashi Chikako、Mabuchi Yo、Sekimoto Kaori、Onchi Chinami、Sekiguchi Kiyotoshi、Akazawa Chihiro
  • 雑誌名: Scientific Reports 巻: 9 号: 1 ページ: 19882-19882
  • DOI: 10.1038/s41598-019-56488-7
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Modeling Steatohepatitis in Humans with Pluripotent Stem Cell-Derived Organoids (2019)
  • 著者名/発表者名: Ouchi Rie、et al.
  • 雑誌名: Cell Metabolism 巻: 30 号: 2 ページ: 374-384
  • DOI: 10.1016/j.cmet.2019.05.007
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Sox9 regulates the luminal stem/progenitor cell properties of salivary glands (2019)
  • 著者名/発表者名: Tanaka Junichi、Mabuchi Yo、Hata Kenji、Yasuhara Rika、Takamatsu Koki、Kujiraoka Satoko、Yukimori Akane、Takakura Ikuko、Sumimoto Hidetoshi、Fukada Toshiyuki、Azuma Masayuki、Akiyama Haruhiko、Nishimura Riko、Shimane Toshikazu、Mishima Kenji
  • 雑誌名: Experimental Cell Research 巻: 382 号: 1 ページ: 111449-111449
  • DOI: 10.1016/j.yexcr.2019.05.030
  • 査読あり / オープンアクセス
• [学会発表] FZD5 regulates cellular senescence in human mesenchymal stem/stromal cells (2020)
  • 著者名/発表者名: YO MABUCHI
  • 学会等名: 12th Stem Cell Society Singapore Symposium
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] 間葉系幹細胞亜集団の同定と特性解析 (2019)
  • 著者名/発表者名: 馬渕 洋、須藤 絵里子グレース、鈴木 喜晴、赤澤 智宏
  • 学会等名: 第29回日本サイトメトリー学会学術集会
• [図書] Encyclopedia of Bone Biology. (2020)
  • 著者名/発表者名: Mabuchi Yo
  • 総ページ数: 7
  • 出版者: Elsevier Inc.
  • ISBN: 9780128140826
• [備考] 順天堂大学 大学院医学研究科 難病の診断と治療研究センター
  • URL: https://akazawalab.com/
• [備考] 順天堂大学 大学院医学研究科 難病の診断と治療研究センター
  • URL: https://akazawalab.com/
• [備考] 東京医科歯科大学大学院医歯学総合研究科分子生命情報解析学分野
  • URL: http://akazawalab.com/publication/
• [産業財産権] 幹細胞の分離方法ならびに培養および分化誘導方法 (2020)
  • 発明者名: 赤澤智宏, 須藤絵里子グレース、馬渕洋、武部貴則
  • 権利者名: 赤澤智宏, 須藤絵里子グレース、馬渕洋、武部貴則
  • 産業財産権種類: 特許
  • 産業財産権番号: 2020-079272
  • 出願年月日: 2020