ヒトiPS細胞膵臓分化系を用いた生活習慣病胎児期起源説の検証

• 研究課題/領域番号: 26461638
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 基金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 胎児・新生児医学
• 研究機関: 東京工業大学
• 研究代表者: 白木 伸明 東京工業大学, 生命理工学院, 准教授 (70448520)
• 研究期間 (年度): 2014-04-01 – 2017-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2016年度)
• 配分額: 4,940千円 (直接経費: 3,800千円、間接経費: 1,140千円); 2016年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円); 2015年度: 1,950千円 (直接経費: 1,500千円、間接経費: 450千円); 2014年度: 1,950千円 (直接経費: 1,500千円、間接経費: 450千円)
• キーワード: DOHaD / Barker説 / 生活習慣病胎児期発症説 / iPS / アミノ酸 / 分化 / barker仮説 / 膵臓分化 / 生活習慣病胎児期起源説 / メチオニン代謝 / iPS細胞

研究成果の概要

生活習慣病胎児期発症説は疫学・動物実験により研究が行われているが、ヒトにおいて妊娠時の低栄養が胎児臓器の発生分化にどのように関与するかを実験的に評価することは困難である。そこで、本研究ではヒトiPS細胞の膵臓分化誘導系を用いて、細胞に対して単一アミノ酸除去培地による低栄養負荷を与え、その後の細胞の機能を評価した。検討の結果、分化の特定の段階である種のアミノ酸を除去することにより、その後のインスリン陽性細胞数が低下することを見出した。げっ歯類を用いた研究で胎仔期の低栄養による出生後の膵臓β細胞数減少が報告されており、iPS細胞分化系はBarker説の検証に有用であることが示された。

研究成果

• [雑誌論文] Erythropoietin facilitates definitive endodermal differentiation of mouse embryonic stem cells via activation of ERK signaling (2017)
  • 著者名/発表者名: Kaitsuka T, Kobayashi K, Otsuka W, Kubo T, Hakim F, Wei FY, Shiraki N, Kume S and Tomizawa K
  • 雑誌名: Am. J. of Physiology - Cell Physiology 巻: 312 号: 5 ページ: C573-C582
  • DOI: 10.1152/ajpcell.00071.2016
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Mild electrical stimulation with heat shock guides differentiation of embryonic stem cells into Pdx1-expressing cells within the definitive endoderm. (2017)
  • 著者名/発表者名: Koga T, Shiraki N, Yano S, Suico MA, Morino-Koga S, Sato T, Shuto T, Kume S, Kai H
  • 雑誌名: BMC Biotechnology 巻: 17 号: 1 ページ: 14-14
  • DOI: 10.1186/s12896-017-0331-z
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] ヒトiPS細胞膵臓分化系を用いた生活習慣病胎児期起源説の検証 (2016)
  • 著者名/発表者名: 白木伸明
  • 雑誌名: BIO Clinica 巻: 31 ページ: 76-78
• [雑誌論文] Late stage definitive endodermal differentiation can be defined by Daf1 expression (2016)
  • 著者名/発表者名: Ogaki S, Omori H, Morooka M, Shiraki N, Ishida S, Kume S
  • 雑誌名: BMC Dev Biol 巻: 16 号: 1 ページ: 19-19
  • DOI: 10.1186/s12861-016-0120-2
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Dopamine D2 receptor-mediated regulation of pancreatic b cell mass. (2016)
  • 著者名/発表者名: １.Sakano D, Choi S, Kataoka M, Shiraki N, Uesugi M, Kume K, Kume S
  • 雑誌名: Stem Cell Reports 巻: ７ 号: 1 ページ: 95-109
  • DOI: 10.1016/j.stemcr.2016.05.015
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Analytical & Bioanalytical Speciation of Intracellular Zn , Fe and Cu within both iPS Cells and Differentiated Cells Using HPLC Coupled to ICP-MS (2016)
  • 著者名/発表者名: Arakawa A., Shiraki N., Tsuyama T., Kume S., Iwahata D., & Yamada N.
  • 雑誌名: Journal of Analytical & Bioanalytical Techniques 巻: 7 号: 1 ページ: 1-8
  • DOI: 10.4172/2155-9872.1000295
  • 査読あり
• [雑誌論文] Tsuyama T, Shiraki N, Kume S. Definitive Endoderm Differentiation of Human Embryonic Stem Cells Combined with Selective Elimination of Undifferentiated Cells by Methionine Deprivation (2016)
  • 著者名/発表者名: Tsuyama T, Shiraki N, Kume S.
  • 雑誌名: Methods Mol Biol. 巻: 1341 ページ: 173-80
  • DOI: 10.1007/7651_2015_272
  • ISBN: 9781493929535, 9781493929542
• [雑誌論文] Pancreatic differentiation from murine embryonic stem cells. Methods Mol Biol. (2016)
  • 著者名/発表者名: Sakano D, Shiraki N, Kuem S
  • 雑誌名: Methods Mol Biol. 巻: 1341 ページ: 417-423
  • DOI: 10.1007/7651_2015_217
  • ISBN: 9781493929535, 9781493929542
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Hepatic Differentiation from Human Ips Cells Using M15 Cells. (2016)
  • 著者名/発表者名: Umeda K, Shiraki N, Kume S.
  • 雑誌名: Methods Mol Biol. 巻: 1357 ページ: 375-81
  • DOI: 10.1007/7651_2014_146
  • ISBN: 9781493930548, 9781493930555
• [雑誌論文] Neural cells play an inhibitory role in pancreatic differentiation of pluripotent stem cells. (2015)
  • 著者名/発表者名: Nakashima R, Morooka M, Shiraki N, Sakano D, Ogaki S, Kume K, Kume S
  • 雑誌名: Genes to cells 巻: 20 号: 12 ページ: 1028-45
  • DOI: 10.1111/gtc.12308
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] 糖尿病の再生医療 (2015)
  • 著者名/発表者名: 白木伸明・粂昭苑
  • 雑誌名: 医学のあゆみ 巻: 252 ページ: 647-653
• [雑誌論文] ES/iPS細胞を用いた内胚葉細胞（膵、肝、小腸）への分化誘導 (2015)
  • 著者名/発表者名: 白木伸明・粂昭苑
  • 雑誌名: 医学のあゆみ 巻: 251 ページ: 1153-1159
• [雑誌論文] Hepatic differentiation from murine and human iPS cells using nanofiber scaffolds (2014)
  • 著者名/発表者名: Yamazoe T., Shiraki N., Kume S.
  • 雑誌名: Methods Mol Biol. 巻: epub ページ: 475-83
  • DOI: 10.1007/7651_2014_138
  • ISBN: 9781493930548, 9781493930555
• [雑誌論文] Profiling of embryonic stem cell differentiation. (2014)
  • 著者名/発表者名: Shiraki N., Ogaki S and Kume S
  • 雑誌名: The Review of Diabetic Studies 巻: 11(1) 号: 1 ページ: 102-114
  • DOI: 10.1900/rds.2014.11.102
  • 査読あり
• [雑誌論文] Generation of insulin-producing beta-like cells from human iPS cells in a defined and completely Xeno-free culture system. (2014)
  • 著者名/発表者名: Shahjalal HM, Shiraki N, Sakano D, Kikawa H, Ogaki S, Baba H, Kume K., Kume S.
  • 雑誌名: Journal of Molecular Cell Biology 巻: 6 号: 5 ページ: 394-408
  • DOI: 10.1093/jmcb/mju029
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Methionine metabolism regulates maintenance and differentiation of human pluripotent stem cells. (2014)
  • 著者名/発表者名: Shiraki, N., Shiraki, Y., Tsuyama, T., Obata, F., Miura, M., Nagae, G., Aburatani, H., Kume, K., Endo, F., and Kume, S.
  • 雑誌名: Cell Metab. 巻: 19 号: 5 ページ: 780-794
  • DOI: 10.1016/j.cmet.2014.03.017
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Beneficial effect of insulin treatment on islet transplantation outcomes in akita mice. (2014)
  • 著者名/発表者名: Kikawa K, Sakano D, Shiraki N, Tsuyama T, Kume K, Endo F, Kume S.
  • 雑誌名: Plos one 巻: 9(4) 号: 4 ページ: e95451-e95451
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0095451
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] High Oxygen Condition Facilitates the Differentiation of Mouse and Human Pluripotent Stem Cells into Pancreatic Progenitors and Insulin-producing Cells. (2014)
  • 著者名/発表者名: Farzana Hakim, Taku Kaitsuka, Jamiruddin Mohd. Raeed, Fan-Yan Wei, Nobuaki Shiraki, Tadayuki Akagi, Takashi Yokota, Shoen Kume, and Kazuhito Tomizawa
  • 雑誌名: The journal of biological chemistry 巻: 289 号: 14 ページ: 9623-9638
  • DOI: 10.1074/jbc.m113.524363
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] ES/iPS細胞分化制御におけるアミノ酸代謝 (2014)
  • 著者名/発表者名: 白木伸明
  • 雑誌名: アミノ酸研究 巻: 8 ページ: 5-10
  • NAID: 40020273981
• [学会発表] 多能性幹細胞から膵臓β細胞への分化誘導 (2017)
  • 著者名/発表者名: 白木伸明
  • 学会等名: 第16回日本再生医療学会総会
  • 発表場所: 仙台
  • 年月日: 2017-03-09
• [学会発表] 幹細胞におけるアミノ酸代謝の役割 (2016)
  • 著者名/発表者名: 白木伸明
  • 学会等名: 第37回日本トリプトファン研究会学術集会
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2016-12-11
  • 招待講演
• [学会発表] 未分化iPS細胞および分化過程おける亜鉛の役割 (2016)
  • 著者名/発表者名: 古田奈央、荒川哲大、岩畑大悟、白木伸明、粂昭苑
  • 学会等名: 第39回日本分子生物学会年会
  • 発表場所: 横浜
  • 年月日: 2016-12-02
• [学会発表] ヒトiPS細胞におけるメチオニン代謝とヒストン就職の役割 (2016)
  • 著者名/発表者名: 神戸梓沙、白木伸明、木村宏、粂昭苑
  • 学会等名: 第39回日本分子生物学会年会
  • 発表場所: 横浜
  • 年月日: 2016-12-01
• [学会発表] 多能性幹細胞から膵臓β細胞への分化誘導 (2016)
  • 著者名/発表者名: 白木伸明
  • 学会等名: 幹細胞の培養法・培養工学のためのコンソーシアム第一回シンポジウム
  • 発表場所: 大阪
  • 年月日: 2016-10-15
  • 招待講演
• [学会発表] 幹細胞の維持および分化におけるメチオニン代謝の役割 (2016)
  • 著者名/発表者名: 白木伸明
  • 学会等名: 日本農芸化学会平成28 年度関西支部大会
  • 発表場所: 滋賀
  • 年月日: 2016-09-16
  • 招待講演
• [学会発表] 多能性幹細胞におけるメチオニン代謝の役割 (2016)
  • 著者名/発表者名: 白木伸明
  • 学会等名: 第4回がんと代謝研究会
  • 発表場所: 鹿児島
  • 年月日: 2016-07-07
  • 招待講演
• [学会発表] 幹細胞の未分化維持及び分化におけるメチオニン代謝の役割 (2016)
  • 著者名/発表者名: 門馬紗英子、白木伸明、及川彰、粂昭苑
  • 学会等名: 第68回日本細胞生物学会大会
  • 発表場所: 京都
  • 年月日: 2016-06-15
• [学会発表] アミノ酸代謝制御による幹細胞の未分化性維持と分化促進 (2016)
  • 著者名/発表者名: 白木伸明
  • 学会等名: JBA "未来へのバイオ技術" 勉強会「幹細胞の創薬利用と産学連携」
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2016-05-25
  • 招待講演
• [学会発表] 幹細胞分化におけるアミノ酸代謝の役割 (2015)
  • 著者名/発表者名: 白木伸明、門馬紗英子、粂昭苑
  • 学会等名: 第9回日本アミノ酸学会学術大会
  • 発表場所: 滋賀県立大学
  • 年月日: 2015-10-24
• [学会発表] 幹細胞維持と分化におけるメチオニン代謝 (2015)
  • 著者名/発表者名: 白木伸明
  • 学会等名: 第8回Symphony
  • 発表場所: ホテルメトロポリタンエドモント飯田橋
  • 年月日: 2015-09-26
  • 招待講演
• [学会発表] ES/iPS細胞分化制御におけるアミノ酸代謝 (2015)
  • 著者名/発表者名: 白木伸明
  • 学会等名: 第96回日本栄養•食糧学会関東支部大会
  • 発表場所: 新潟大学農学部
  • 年月日: 2015-09-05
  • 招待講演
• [学会発表] ヒトiPS細胞由来膵臓細胞を用いた膵臓β細胞分化を促進する化合物の探索 (2015)
  • 著者名/発表者名: 白木伸明、師岡茉由、白濱理絵、山下智大、粂昭苑
  • 学会等名: 日本薬学会135年会シンポジウム
  • 発表場所: 神戸学院大学
  • 年月日: 2015-03-26
  • 招待講演
• [学会発表] ヒトES/iPS細胞の未分化維持と分化におけるメチオニン代謝 (2015)
  • 著者名/発表者名: 白木伸明
  • 学会等名: 第14回日本再生医療学会総会
  • 発表場所: パシフィコ横浜
  • 年月日: 2015-03-21
  • 招待講演
• [学会発表] ヒトES/iPS細胞の内胚葉分化における細胞外環境の役割 (2014)
  • 著者名/発表者名: 白木伸明
  • 学会等名: 第２回細胞凝集研究会
  • 発表場所: アクロス福岡
  • 年月日: 2014-12-06
  • 招待講演
• [学会発表] 多能性幹細胞の未分化維持および分化におけるメチオニン代謝の役割 (2014)
  • 著者名/発表者名: 白木 伸明, 白木 恭子 津山 友徳, 小幡 史明, 三浦 正幸, 永江 玄太, 油谷 浩幸, 粂 和彦, 遠藤 文夫, 粂 昭苑
  • 学会等名: 第37回日本分子生物学会年会
  • 発表場所: パシフィコ横浜
  • 年月日: 2014-11-26
• [学会発表] 多能性幹細胞におけるメチオニン代謝の役割 (2014)
  • 著者名/発表者名: 白木 伸明, 白木 恭子, 津山 友徳, 小幡 史明, 三浦 正幸, 永江 玄太, 油谷 浩幸, 粂 和彦, 遠藤 文夫, 粂 昭苑
  • 学会等名: 日本アミノ酸学会 第8回学術大会
  • 発表場所: 東京農業大学世田谷キャンパス
  • 年月日: 2014-10-09
• [学会発表] Methionine metabolism regulates maintenance and differentiation of human pluripotent stem cells (2014)
  • 著者名/発表者名: Nobuaki Shiraki, Shoen Kume
  • 学会等名: Key Forum: From Stem Cells to Organs
  • 発表場所: Kumamoto City Medical Association Hall
  • 年月日: 2014-09-04
  • 招待講演
• [学会発表] ヒト多能性幹細胞におけるメチオニン代謝の役割 (2014)
  • 著者名/発表者名: 白木伸明
  • 学会等名: 第18回アミノ酸セミナー
  • 発表場所: 東京国際フォーラム
  • 年月日: 2014-07-04
  • 招待講演
• [学会発表] Methionine Metabolism Regulates Maintenance and Differentiation of Human Pluripotent Stem Cells (2014)
  • 著者名/発表者名: Nobuaki Shiraki, Yasuko Shiraki., Tomonori Tsuyama, Fumiaki Obata, Masayuki Miura, Genta Nagae, Hiroyuki Aburatani, Kazuhiko Kume, Fumio Endo, and Shoen Kume
  • 学会等名: 第12回幹細胞シンポジウム
  • 発表場所: 九州大学医学部 百年講堂
  • 年月日: 2014-05-31
• [備考] WEBマガジン「KUMADAI NOW」ES・iPS細胞で臓器を作製し再生医療実現を目指す
  • URL: http://www.kumamoto-u.ac.jp/daigakujouhou/kouhou/kouhoushi/kumadainow/laboratory/k260711
• [産業財産権] インスリン産生細胞の分化誘導方法 (2014)
  • 発明者名: 粂昭苑、白木伸明
  • 権利者名: 国立大学法人 熊本大学
  • 産業財産権種類: 特許
  • 産業財産権番号: 2014-104019
  • 出願年月日: 2014-05-20