臓器再生・移植医療を目指したiPS腸管を用いた機能的膵臓の臓器分化誘導法の開発

• 研究課題/領域番号: 25293277
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 配分区分: 一部基金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 外科学一般
• 研究機関: 奈良県立医科大学
• 研究代表者: 山田 高嗣 奈良県立医科大学, 医学部, 講師 (20316061)
• 研究分担者: 中島 祥介 奈良県立医科大学, 医学部, 教授 (00142381) ; 植田 剛 奈良県立医科大学, 医学部, 助教 (40526810)
• 研究協力者: 中本 貴透 ; 粕田 承吾
• 研究期間 (年度): 2013-04-01 – 2017-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2016年度)
• 配分額: 17,940千円 (直接経費: 13,800千円、間接経費: 4,140千円); 2015年度: 4,550千円 (直接経費: 3,500千円、間接経費: 1,050千円); 2014年度: 6,760千円 (直接経費: 5,200千円、間接経費: 1,560千円); 2013年度: 6,630千円 (直接経費: 5,100千円、間接経費: 1,530千円)
• キーワード: 再生医療 / 糖尿病 / iPS細胞 / 移植医療 / 膵臓 / 臓器再生

研究成果の概要

本研究は、iPS細胞より作製した腸管（iGut）から膵臓（iPanc）を作製することを目的に計画した。当初は臨床応用を目指して、ヒトiPS細胞を用いて研究を開始したが、iPancの作製には至らなかった。一方、マウスiPS細胞を用いた実験の過程で、iPS細胞から作製した心臓（iHeart）及びiGutの運動は、体内の臓器と同様に、低体温症の限界温度である35℃以下で減弱し、30℃で停止することを見出した。さらに、膵臓のβ細胞が緑色に光るマウス由来のiPS細胞を樹立できる見込みである。本研究で得られた成果及び培養技術は、iGutからiPancを臓器として再生する研究に大いに役立つものと考えられる。

研究成果

• [雑誌論文] Hyperglycaemia attenuates in vivo reprogramming of pancreatic exocrine cells to beta cells in mice. (2016)
  • 著者名/発表者名: Cavelti-Weder C, Li W, Zumsteg A, Stemman-Andersen M, Zhang Y, Yamada T, Wang M, Lu J, Jermendy A, Bee YM, Bonner-Weir, S, Weir GC, Zhou Q.
  • 雑誌名: Diabetologia 巻: 59 号: 3 ページ: 522-532
  • DOI: 10.1007/s00125-015-3838-7
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] iPS細胞と腸疾患―臓器としての腸管の再生― (2016)
  • 著者名/発表者名: 山田高嗣、、植田剛、中島祥介
  • 雑誌名: G.I. Research 巻: 24 ページ: 48-55
• [雑誌論文] Reprogramming mouse cells with a pancreatic duct phenotype to insulin-producing beta-like cells. (2015)
  • 著者名/発表者名: Yamada T, Cavelti-Weder C, Caballero F, Lysy PA, Guo L, Sharma A, Li W, Zhou Q, Bonner-Weir S, Weir GC.
  • 雑誌名: Endocrinology 巻: 156 号: 6 ページ: 2029-2038
  • DOI: 10.1210/en.2014-1987
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Direct reprogramming for pancreatic beta-cells using key development genes. (2015)
  • 著者名/発表者名: Cavelti-Weder C, Li W, Zumsteg A, Stemann M, Yamada T, Bonner-Weir S, Weir G, Zhou Q.
  • 雑誌名: Curr Pathobiol Rep 巻: 3 ページ: 57-65
• [雑誌論文] Long-term persistence and development of induced pancreatic beta cells generated by lineage conversion of acinar cells. (2014)
  • 著者名/発表者名: Li W, Cavelti-Weder C, Zhang Y, Clement K, Donovan S, Gonzalez G, Zhu J, Stemann M, Xu K, Hashimoto T, Yamada T, Nakanishi M, Zhang Y, Zeng S, Gifford D, Meissner A, Weir G, Zhou Q.
  • 雑誌名: Nature Biotechnology 巻: 32 号: 12 ページ: 1223-1230
  • DOI: 10.1038/nbt.3082
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] iPS細胞による消化管再生医療 (2014)
  • 著者名/発表者名: 山田高嗣、中島祥介
  • 雑誌名: Journal of Gastrointestinal Research 巻: 22 ページ: 443-449
• [雑誌論文] iPS細胞技術による消化管臓器の作製 (2014)
  • 著者名/発表者名: 山田高嗣、中島祥介
  • 雑誌名: Journal of Gastrointestinal Research 巻: 22 ページ: 185-192
• [雑誌論文] 腸管再生医療-iPS細胞から腸管の臓器再生- (2013)
  • 著者名/発表者名: 山田高嗣、植田剛、中島祥介
  • 雑誌名: Journal of Gastrointestinal Research 巻: 21 ページ: 166-170
• [雑誌論文] 消化管領域におけるiPS細胞の応用 (2013)
  • 著者名/発表者名: 山田高嗣、中島祥介
  • 雑誌名: Annual Review 消化器 2013 巻: 22 ページ: 7-13
• [学会発表] iPS細胞を用いた人工腸管(iGut)とリプログラミング技術を応用した人工膵島の臓器再生誘導システムの開発 (2016)
  • 著者名/発表者名: 山田高嗣
  • 学会等名: 第71回日本消化器外科学会総会
  • 発表場所: アスティ徳島
  • 年月日: 2016-07-15
• [学会発表] iPS細胞/リプログラミング技術を応用した臓器再生医療－新しい外科学の創造 (2016)
  • 著者名/発表者名: 山田高嗣
  • 学会等名: 第116回日本外科学会定期学術集会
  • 発表場所: 大阪国際会議場
  • 年月日: 2016-04-15
• [学会発表] iPS細胞/リプログラミング技術を応用した臓器再生医療－新しい外科学の創造 (2016)
  • 著者名/発表者名: 山田高嗣、、植田剛、中本貴透、Gordon Weir、中島祥介
  • 学会等名: 第116回日本外科学会定期学術集会
  • 発表場所: 大阪
  • 年月日: 2016-04-14
• [学会発表] Organ regenerative medicine of "iGut" from iPS cells and "new islets" using reprogramming technology. (2016)
  • 著者名/発表者名: Yamada T, Ueda T, Nakamoto T, Zhou Q, Gordon Weir, Nakajima Y.
  • 学会等名: CiRA/ISSCR International Symposium 2016
  • 発表場所: 京都
  • 年月日: 2016-03-22
  • 国際学会
• [学会発表] リプログラミング技術を用いた新たな膵島の臓器再生誘導システムの開発 (2016)
  • 著者名/発表者名: 山田高嗣、、Cavelti-Weder C, Li W, Zhou Q, Bonner-Weir S, Weir GC.、中島祥介
  • 学会等名: 第43回日本膵・膵島移植研究会
  • 発表場所: 広島
  • 年月日: 2016-03-04
• [学会発表] Ex vivo pancreatic regeneration of branching morphogenesis by three- dimensional ductal cell culture system. (2015)
  • 著者名/発表者名: Yamada T, Cavelti-Weder C, Hollister-Lock J, Sullivan B, Bonner-Weir S, Nakajima Y, Weir GC.
  • 学会等名: The 13th Annual Meeting of the International Society for Stem Cell Research (ISSCR)
  • 発表場所: Stockholm, Sweden
  • 年月日: 2015-06-24
  • 国際学会
• [学会発表] Pancreatic branching morphogenesis in three-dimensional ductal cell cultures. (2015)
  • 著者名/発表者名: Yamada T, Cavelti-Weder C, Hollister-Lock J, Sullivan B, Bonner-Weir S, Weir GC.
  • 学会等名: The 75th Scientific Sessions of American Diabetes Association (ADA)
  • 発表場所: Boston, Massachusetts
  • 年月日: 2015-06-05
  • 国際学会
• [学会発表] Organ regeneration of functional gut (iGut) from mouse iPS cells (2014)
  • 著者名/発表者名: Yamada T, Ueda T, Nakamoto T, Nakajima Y.
  • 学会等名: The 12th Annual Meeting of the International Society for Stem Cell Research (ISSCR)
  • 発表場所: Vancouver, BC, Canada
  • 年月日: 2014-06-18 – 2014-06-21
• [学会発表] Direct reprogramming of adult pancreatic duct cells to insulin-producing beta-cells by defined transcription factors (2014)
  • 著者名/発表者名: Yamada T, Cavelti-Weder C, Sharma A, Li W, Zhou Q, Bonner-Weir S, Weir GC.
  • 学会等名: The 74th Scientific Sessions of American Diabetes Association (ADA)
  • 発表場所: San Fransisco, California, USA
  • 年月日: 2014-06-13 – 2014-06-17
• [学会発表] iPS細胞からの臓器分化誘導 (2014)
  • 著者名/発表者名: 中島祥介
  • 学会等名: 第10回 日本消化管学会総会学術集会
  • 発表場所: 福島
• [学会発表] iPS細胞からのiGutの作製 (2014)
  • 著者名/発表者名: 中島祥介、植田 剛、山田高嗣
  • 学会等名: 第100回 日本消化器病学会総会
  • 発表場所: 東京
• [学会発表] In vitro reprogramming of adult pancreatic duct cells to insulin-producing beta cells by defined transcription factors. (2013)
  • 著者名/発表者名: Yamada T, Cavelti-Weder C, Guo L, Sharma A, Li W, Zhou Q, Bonner-Weir S, Weir GC.
  • 学会等名: 11th Annual Meeting of the International Society for Stem Cell Research (ISSCR)
  • 発表場所: Boston, MA USA
• [学会発表] Gut organ regeneration from ES cells and iPS cells
  • 著者名/発表者名: Yamada T and Nakajima Y.
  • 学会等名: Memorial Lecture for the 20th Saichi Nakajima Researcher’s Award
  • 発表場所: 奈良
• [図書] 膵島の再生医療（iPS/iGutからの膵β細胞の再生誘導） (2015)
  • 著者名/発表者名: 山田高嗣、中島祥介（分担）
  • 総ページ数: 173
  • 出版者: 診断と治療社