| 研究課題/領域番号 |
23K24393
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| 補助金の研究課題番号 |
22H03134 (2022-2023)
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| 研究種目 |
基盤研究(B)
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| 配分区分 | 基金 (2024)
補助金 (2022-2023) |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分55010:外科学一般および小児外科学関連
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| 研究機関 | 京都大学 |
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研究代表者 |
川口 義弥 京都大学, iPS細胞研究所, 教授 (60359792)
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| 研究分担者 |
古山 賢一郎 京都大学, iPS細胞研究所, 特定拠点講師 (10868798)
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| 研究期間 (年度) |
2022-04-01 – 2025-03-31
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| 研究課題ステータス |
交付 (2024年度)
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| 配分額 *注記 |
17,420千円 (直接経費: 13,400千円、間接経費: 4,020千円)
2024年度: 5,590千円 (直接経費: 4,300千円、間接経費: 1,290千円)
2023年度: 5,720千円 (直接経費: 4,400千円、間接経費: 1,320千円)
2022年度: 6,110千円 (直接経費: 4,700千円、間接経費: 1,410千円)
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| キーワード | 食道胃接合部 / 十二指腸乳頭部 / 胚葉間シグナル |
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| 研究開始時の研究の概要 |
本研究では、複数の蛍光蛋白レポーターをもつヒトiPS細胞由来内胚葉・中胚葉細胞の共培養システムを用いて、“臓器境界”である食道胃接合部および十二指腸Vater乳頭部の形成過程が観察可能なオルガノイド作成技術を樹立する。さらに、作成した食道胃接合部オルガノイドを用いて前癌病変としての“Barret上皮モデル”を作成する。これらin vitroモデルを活用し、臓器境界形成過程と境界部に発生する癌ニッチ形成初期における胚葉間シグナルに着目し、発生現象とがん病態に共通する細胞挙動制御機構の理解を通じて新たな治療法開発の端緒を得ることを目指す。
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| 研究実績の概要 |
人体には、食道－胃接合部や十二指腸Vater乳頭部、直腸歯状線、子宮頸部などの“臓器境界”が存在し、炎症や腫瘍の発生母地になり得るという臨床上の共通点があるが、臓器境界の形成機構や境界部での腫瘍発生メカニズムはよく分かっていない。
胎生期の細胞挙動は細胞の存在する環境によって制御される。また、癌細胞が自ら周囲環境を改変して癌ニッチを形成することから、内胚葉・中胚葉間シグナルの重要性が発生と癌の両方で示唆されている。
本研究では、“臓器境界”として食道胃接合部および十二指腸Vater乳頭部を取り上げ、iPS細胞由来内胚葉・中胚葉細胞の共培養系によってその発生過程を培養皿上で再現する。さらに前癌病変モデルとして“Barret上皮モデル”を樹立する。これらを用いて、正常臓器の境界形成に必須の胚葉間シグナルおよび癌ニッチ形成初期の胚葉間シグナルを同定し、新たな癌研究のプラットホームの樹立を目指す。
2022年度は、Cdx2-EGFP;Pdx1-tdTomatoノックイン株を樹立し、レポーターなしのヒトiPS細胞親株から作成したFOXF1陽性中胚葉細胞との共培養実験で十二指腸Vater乳頭部形成過程を直視化に観察することが可能なオルガノイド作成方法を確立した。別個に作成した内胚葉・中胚葉細胞それぞれの作成プロトコールおよび共培養タイムングの最適化はtry & errorの実験であり、最適条件の設定に相当苦労した。経時的に採取したサンプルに対して単細胞RNA-seqでの解析を加え、細胞クラスタリング解析により、原腸から膵および十二指腸への分化過程にある内胚葉細胞群と、それぞれの内胚葉を裏打ちする中胚葉細胞群を分別して把握することが可能となった。膵・十二指腸への運命決定に働く胚葉間シグナルの組み合わせ候補をligand-receptor解析から抽出した。
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| 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
臓器形成期の十二指腸乳頭部形成に関わる胚葉間シグナルの同定に向けて、計画以上の進展があった。一方で、食道胃接合部の形成に関わるレポーターiPS細胞の作成に手間取っている。以上より総合して、概ね順調に進展していると自己評価する。
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| 今後の研究の推進方策 |
研究が先行している十二指腸乳頭部形成に関わる胚葉間シグナル候補について、内胚葉および中胚葉細胞の単独培養に対するligand添加実験ないしは阻害実験を行い、細胞分化と組織構築形成に働く胚葉間シグナルを同定する。進行が遅れている食道胃接合部オルガノイドについても、Sox2-EGFP;GATA4-tdTomatoノックイン株を樹立し、共培養実験を行う方針である。前述の通り、共培養に使用する細胞の分化状態と共培養タイミングの最適化には相当の試行錯誤が必要な見込みであるが、同様の進め方で責任シグナルの同定を目指す。
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