腸前駆細胞直接誘導法を利用したヒト成体型腸上皮オルガノイドの作製

• 研究課題/領域番号: 19K21192
• 補助金の研究課題番号: 18H06069 (2018)
• 研究種目: 研究活動スタート支援
• 配分区分: 基金 (2019); 補助金 (2018)
• 審査区分: 0702:細胞レベルから個体レベルの生物学およびその関連分野
• 研究機関: 九州大学
• 研究代表者: 三浦 静 九州大学, 生体防御医学研究所, 特任助教 (80822494)
• 研究期間 (年度): 2018-08-24 – 2020-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2019年度)
• 配分額: 2,990千円 (直接経費: 2,300千円、間接経費: 690千円); 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: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
• キーワード: ダイレクトリプログラミング / 腸前駆細胞 / 腸幹細胞 / オルガノイド

研究開始時の研究の概要

申請者らは、マウスの胎仔線維芽細胞やヒト臍帯静脈内皮細胞にHnf4α、Foxa3、Gata6、Cdx2の4つの転写因子を導入することで、腸上皮オルガノイドを作製することに成功している。マウス誘導腸前駆細胞は、マウス胎仔由来の腸前駆細胞と同様に胎仔型オルガノイドを形成し、その後、誘導腸幹細胞へと成長して成体型オルガノイドを形成した。一方、ヒト誘導腸前駆細胞は、成体型オルガノイドも形成しなかった。そこで本研究では、ヒトの誘導腸前駆細胞から誘導腸幹細胞へと成長させる方法を確立する。

研究成果の概要

申請者は、ヒト臍帯静脈内皮細胞にHNF4A、FOXA3、GATA6、CDX2の4つの転写因子を導入し、ヒト腸前駆細胞の誘導に成功している。マウスにおいてin vitroで誘導腸前駆細胞を誘導腸幹細胞へと成長させることが可能であったが、ヒト誘導腸前駆細胞はマウスと同じ条件で培養しても誘導腸幹細胞へと成長しなかった。ヒトの腸前駆細胞を採取してヒトの腸の発生過程を調べることは倫理的にも大変難しいため、ヒト誘導腸前駆細胞を腸幹細胞へと成長させる方法が確立できれば、腸の発生に関する研究にも利用可能であると考えられる。そこで、培養条件の改良や腸の発生に関連する遺伝子の追加を行い、腸幹細胞への誘導を試みた。

研究成果の学術的意義や社会的意義

これまで、培養環境下でヒトの腸前駆細胞を維持することは可能になっているが、ヒトの腸前駆細胞から腸幹細胞へと成長させたという報告はない。これが可能になれば、ヒトの腸の発生過程をより詳細に解析することが可能になり、先天性の疾患に対する研究にも貢献できると考えられる。しかしながら、ヒトの胎児の腸を採取することは倫理的に大変難しく、研究を進めることは困難である。そのため、我々が作製したヒト誘導腸前駆細胞を用いて誘導腸幹細胞を作製できれば、発生学的にも医学的にも大きな意義があると考えられる。