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ヒト関節軟骨オルガノイドを利用した革新的創薬スクリーニング技術の開発

研究課題

研究課題/領域番号 23K21368
補助金の研究課題番号 21H02643 (2021-2023)
研究種目

基盤研究(B)

配分区分基金 (2024)
補助金 (2021-2023)
応募区分一般
審査区分 小区分47060:医療薬学関連
研究機関岡山大学

研究代表者

宝田 剛志  岡山大学, 医歯薬学域, 教授 (30377428)

研究分担者 戸口田 淳也  京都大学, iPS細胞研究所, 特定拠点教授 (40273502)
高尾 知佳  岡山大学, 医歯薬学域, 講師 (40612429)
山田 大祐  岡山大学, 医歯薬学域, 研究准教授 (50733680)
研究期間 (年度) 2021-04-01 – 2025-03-31
研究課題ステータス 交付 (2024年度)
配分額 *注記
17,160千円 (直接経費: 13,200千円、間接経費: 3,960千円)
2024年度: 4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
2023年度: 4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
2022年度: 4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
2021年度: 4,680千円 (直接経費: 3,600千円、間接経費: 1,080千円)
キーワードヒト多能性幹細胞 / iPS細胞 / 軟骨 / 創薬スクリーニング / 軟骨細胞 / iPS
研究開始時の研究の概要

開発したヒト軟骨前駆細胞を細胞源とし、均一大量に作製したOA病態ヒト関節軟骨オルガノイドによるハイスループット化合物スクリーニング系を開発することで、OA治療候補化合物を同定し、独自に開発する疾患モデル動物での治療効果を検証することを目指す。

研究実績の概要

本研究では、開発したヒト軟骨前駆細胞を細胞源とし、均一大量に作製したOA病態ヒト関節軟骨オルガノイドによるハイスループット化合物スクリーニング系を開発することで、OA治療候補化合物を同定し、独自に開発する疾患モデル動物での治療効果を検証することを目指す。この点において昨年度までに、OA病態を模倣するDOX誘導性の病態模倣軟骨オルガノイドを作製することに成功した。これを受けて本年度は、大量に軟骨オルガノイドを作製する方法論の開発を行った。細胞培養液の入った攪拌型バイオリアクター内にヒトiPS細胞由来のExpLBM細胞を播種し、細胞凝集塊を作製した。続いて培地を軟骨分化誘導培地に交換し、培養することで大量の球状培養組織を得た。これらの組織はサフラニンO染色やトルイジンブルー染色陽性であり、硝子軟骨様であった。さらにRT-qPCR解析により軟骨マーカーであるCOL2A1やACANが有意に上昇しており、免疫染色においてもこれらの軟骨マーカーは陽性の所見を示した。作製できた軟骨組織体を免疫不全ラットの膝関節欠損モデルに移植すると、ヒト特異的ビメンチン陽性で示唆されるように、ヒト移植片の膝関節軟骨への生着を確認することが出来た。本法では研究用のiPS細胞株である414C2株だけでなく、臨床応用可能なHLAホモドナーのiPS細胞株のFf-I 14s04株においても同様の結果を示すことができた。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

研究遂行に必須なツールが開発が当初の計画通りに進んでいる

今後の研究の推進方策

これまで開発したツールをつかって、実質的な薬剤スクリーニングを実施するため、まずは自動分注プラットフォームの実験系を立ち上げる。

報告書

(3件)
  • 2023 実績報告書
  • 2022 実績報告書
  • 2021 実績報告書
  • 研究成果

    (15件)

すべて 2023 2022 2021

すべて 雑誌論文 (10件) (うち国際共著 1件、 査読あり 10件、 オープンアクセス 4件) 学会発表 (5件) (うち招待講演 3件)

  • [雑誌論文] A novel chondrocyte sheet fabrication using human-induced pluripotent stem cell-derived expandable limb-bud mesenchymal cells2023

    • 著者名/発表者名
      Takao Tomoka、Sato Masato、Fujisawa Yuki、Toyoda Eriko、Yamada Daisuke、Hitsumoto Yukio、Nakata Eiji、Ozaki Toshifumi、Takarada Takeshi
    • 雑誌名

      Stem Cell Research & Therapy

      巻: 14 号: 1 ページ: 34-34

    • DOI

      10.1186/s13287-023-03252-4

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Fabrication of shape-designable cartilage from human induced pluripotent stem cell-derived chondroprogenitors using a cell self-aggregation technique2023

    • 著者名/発表者名
      Tomoyuki Ota, Tomoka Takao, Ryosuke Iwai, Takeshi Moriwaki, Yohei Kitaguchi, Yuki Fujisawa, Daisuke Yamada, Yoshihiro Kimata and Takeshi Takarada
    • 雑誌名

      Biomedical Materials

      巻: 18 号: 6 ページ: 1-14

    • DOI

      10.1088/1748-605x/ad02d1

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Development of cartilage tissue using a stirred bioreactor and human iPSC-derived limb bud mesenchymal cells2023

    • 著者名/発表者名
      Fujisawa Yuki、Takao Tomoka、Yamada Daisuke、Takarada Takeshi
    • 雑誌名

      Biochemical and Biophysical Research Communications

      巻: 687 ページ: 149146-149146

    • DOI

      10.1016/j.bbrc.2023.149146

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Identification of Surface Antigens That Define Human Pluripotent Stem Cell-Derived PRRX1+Limb-Bud-like Mesenchymal Cells2022

    • 著者名/発表者名
      Yamada Daisuke、Takao Tomoka、Nakamura Masahiro、Kitano Toki、Nakata Eiji、Takarada Takeshi
    • 雑誌名

      International Journal of Molecular Sciences

      巻: 23 号: 5 ページ: 2661-2661

    • DOI

      10.3390/ijms23052661

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] A protocol to induce expandable limb-bud mesenchymal cells from human pluripotent stem cells2022

    • 著者名/発表者名
      Takao Tomoka、Yamada Daisuke、Takarada Takeshi
    • 雑誌名

      STAR Protocols

      巻: 3 号: 4 ページ: 101786-101786

    • DOI

      10.1016/j.xpro.2022.101786

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Fabrication of scaffold-free mesenchyme tissue bands by cell self-aggregation technique for potential use in tissue regeneration2022

    • 著者名/発表者名
      Ota Tomoyuki、Iwai Ryosuke、Kitaguchi Yohei、Takarada Takeshi、Kimata Yoshihiro
    • 雑誌名

      Biomedical Materials

      巻: 17 号: 6 ページ: 065021-065021

    • DOI

      10.1088/1748-605x/ac9c7f

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Establishment of a human pluripotent stem cell-derived MKX-td Tomato reporter system2022

    • 著者名/発表者名
      Fujisawa Yuki、Ming Lu、Yamada Daisuke、Takao Tomoka、Takarada Takeshi
    • 雑誌名

      Stem Cell Research & Therapy

      巻: 13 号: 1

    • DOI

      10.1186/s13287-022-03203-5

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Oncogenic potential of human pluripotent stem cell‐derived lung organoids with <scp>HER2</scp> overexpression2021

    • 著者名/発表者名
      Miura Akihiro、Yamada Daisuke、Nakamura Masahiro、Tomida Shuta、Shimizu Dai、Jiang Yan、Takao Tomoka、Yamamoto Hiromasa、Suzawa Ken、Shien Kazuhiko、Yamane Masaomi、Sakaguchi Masakiyo、Toyooka Shinichi、Takarada Takeshi
    • 雑誌名

      International Journal of Cancer

      巻: 149 号: 8 ページ: 1593-1604

    • DOI

      10.1002/ijc.33713

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Induction and expansion of human PRRX1+ limb-bud-like mesenchymal cells from pluripotent stem cells2021

    • 著者名/発表者名
      Yamada Daisuke、Nakamura Masahiro、Takao Tomoka、Takihira Shota、Yoshida Aki、Kawai Shunsuke、Miura Akihiro、Ming Lu、Yoshitomi Hiroyuki、Gozu Mai、Okamoto Kumi、Hojo Hironori、Kusaka Naoyuki、Iwai Ryosuke、Nakata Eiji、Ozaki Toshifumi、Toguchida Junya、Takarada Takeshi
    • 雑誌名

      Nature Biomedical Engineering

      巻: 5 号: 8 ページ: 926-940

    • DOI

      10.1038/s41551-021-00778-x

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] O‐GlcNAcylation drives calcium signaling toward osteoblast differentiation: A bioinformatics‐oriented study2021

    • 著者名/発表者名
      Weng Yao、Wang Ziyi、Fukuhara Yoko、Tanai Airi、Ikegame Mika、Yamada Daisuke、Takarada Takeshi、Izawa Takashi、Hayano Satoru、Yoshida Kaya、Kamioka Hiroshi、Okamura Hirohiko
    • 雑誌名

      BioFactors

      巻: 47 号: 6 ページ: 992-1015

    • DOI

      10.1002/biof.1774

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [学会発表] 四肢骨格の発生過程を利用したヒト軟骨再生研究2023

    • 著者名/発表者名
      宝田剛志
    • 学会等名
      第96回日本整形外科学会学術総会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] iPS細胞技術を利用したヒト四肢骨格発生過程の理解と、再生医療への応用2023

    • 著者名/発表者名
      宝田剛志
    • 学会等名
      第95回日本組織培養学会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] ヒト多能性幹細胞を利用した運動器の医学研究2022

    • 著者名/発表者名
      宝田剛志
    • 学会等名
      第6回リハビリテーション医学会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] ヒト多能性幹細胞に由来する分化指向性間葉系前駆細胞集団の選別単離方法の開発と、その医学応用2021

    • 著者名/発表者名
      宝田 剛志
    • 学会等名
      第124回岡山県医用工学研究会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] ヒト多能性幹細胞から肢芽間葉系細胞への分化誘導技術の開発2021

    • 著者名/発表者名
      明路, 山田大祐, 髙尾知佳, 中村正裕, 戸口田淳也, 宝田剛志
    • 学会等名
      第44回日本分子生物学会年会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書

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公開日: 2021-04-28   更新日: 2024-12-25  

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