胚盤胞補完法を用いたin vivo肺再生

2015 年度 実施状況報告書

• 研究課題/領域番号: 15K15320
• 研究機関: 新潟大学
• 研究代表者: 西條 康夫 新潟大学, 医歯学系, 教授 (10270828)
• 研究分担者: 笹岡 俊邦 新潟大学, 脳研究所, 教授 (50222005) ; 小田 佳奈子 新潟大学, 脳研究所, 特任助教 (60708212)
• 研究期間 (年度): 2015-04-01 – 2017-03-31
• キーワード: iPS細胞 / 胚盤胞補完法 / 肺再生

研究実績の概要

本研究の目的は、胚盤胞補完法を用いてiPS細胞由来の肺をマウス個体で作成することである。本研究目的を達成するために、期間内に次の研究を遂行する。胚盤胞補完法に用いる肺臓器形成不全Fgf10ノックアウトマウス由来胚盤胞を作製するマウスコロニーの準備をおこなう。次に、得られた受容胚にGFPラベルしたマウスiPS細胞を移入し、偽妊娠マウスに移植してキメラマウスを得る。このキメラマウスでの肺臓器の有無を、移入したiPS細胞のプライム状態と比較し検討する。さらに補完的にできた肺臓器を構成する細胞全部がiPS細胞由来かどうか、組織学的に正常の肺が出来ているかどうか解析する。また、出生後飼育し、生存や成長が可能か、肺は正常に機能しているか、四肢の発生はどうかを検討し、in vivo 肺再生を目的としてFgf10遺伝子は、適切なターゲット遺伝子か解析する。本年度は来年度の本格的実験実施へ向けた準備期間として、以下の実験研究を行った。①本実験に関わる遺伝子組み換えおよび動物実験の申請と承認。②EGFR発現ES細胞およびEGFP発現iPS細胞の入手と培養法習熟。③EGFP発現ES細胞およびiPS細胞を用いたキメラマウスの作出。④Fgf10ノックアウトマウスの移入とマウスコロニーの準備。ESおよびiPS細胞を入手して、細胞培養の習熟を得た。更に、胚操作を行い、EGFP発現ES細胞およびiPS細胞を用いたキメラマウスの作出に成功し、胚盤胞補完法を実施する基盤技術を得た。一方、CRIPER/Cas9を用いたFGf10ノックアウトマウス（ヘテロ）の作出は、FOでオスの産出がなかなか得られなかったが、年度末にかけて出生し、今後ゲノム解析後に、F1を作成する予定となった。

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

本年度の実験計画は、①Fgf10ノックアウトマウスの飼育、②GFP陽性iPS細胞の入手と培養、③正常マウス胚とGFP発現iPS細胞を使った胚盤胞補完法の技術習得であった。
①Fgf10ノックアウトマウスは、徳島大学の連携研究者が担当して実施した。CRISPER/Cas9法を用いて作出を試みたが、オスマウスの産出に至らず、困難な状態が続いた。しかし、年度末にかけて、オスの産出を複数認め、ゲノム解析後、新潟大学に凍結精子を送る予定となった。②GFP陽性iPS細胞およびGFP陽性ES細胞を入手培養し、培養法に習熟した。③分担研究者が主として胚操作を行い、GFP陽性iPS細胞およびGFP陽性ES細胞を正常マウスの胚盤胞に注入することによりキメラマウスの作出ができることを確認した。Fgf10ノックアウトマウスの作出に時間を要したが、作出の目途がたった。②および③により、胚盤胞補完法の技術を確認した。

今後の研究の推進方策

今後は、まず、Fgf10ヘテロ欠損マウスをライン化して、Fgf10ノックアウト（ホモ）を含む胚を、胚盤胞補完法実験に備えて、大量に保存する。同時に、Fgf10ノックアウトマウスの表現型を確認し、肺の欠損上体を詳細に解析する。次に、保存したノックアウトマウスの胚にGFP陽性マウスES細胞およびGFP陽性iPS細胞を移植する。移植後、偽妊娠マウスの子宮に戻し、キメラマウスの作成を試みる。出生したマウスを飼育し、以下の小項目について検討する。①出生時に肺は臓器として発生しているか、②臓器肺の各構造や各細胞（気道上皮細胞、肺胞上皮細胞、間質細胞、血管内皮細胞等）はドナーのiPS細胞由来か、レシピエントマウス由来か。③成人まで成長可能か、途中で死に至るならその原因は何か。④出生後の肺の成長と機能。更には、Fgf10ノックアウトマウスは他臓器異常もあることから、胚盤胞補完法を用いても成人まで成長しない可能性があるため、報告されている他遺伝子欠損による肺欠損マウスの使用も視野に入れ、これらマウスが使用可能か、樹立者と交渉を行い、供与を依頼する。

研究成果

• [雑誌論文] Possible Involvement of Lung Cells Harboring an Abnormal Karyotype in the Pathogenesis of Pulmonary Alveolar Proteinosis Associated with Myelodysplastic Syndrome (2015)
  • 著者名/発表者名: Moriyama M, Yano T, Furukawa T, Takada T, Ushiki T, Masuko M, Takizawa J, Sone H, Tazawa R, Saijo Y, Ishii H, Nakata K
  • 雑誌名: Ann Am Thorac Soc 巻: 12 ページ: 1251-1253
  • DOI: 10.1513/AnnalsATS.201503-175LE.
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] North-East Japan Study Group.Efficacy of chemotherapy after first-line gefitinib therapy in EGFR mutation-positive advanced non-small cell lung cancer-data from a randomized Phase III study comparing gefitinib with carboplatin plus paclitaxel (NEJ002) (2015)
  • 著者名/発表者名: Miyauchi E, Inoue A, Kobayashi K, Maemondo M, Sugawara S, Oizumi S, Isobe H, Gemma A, Saijo Y, Yoshizawa H, Hagiwara K, Nukiwa T
  • 雑誌名: Jpn J Clin Oncol 巻: 45 ページ: 670-676
  • DOI: 10.1093/jjco/hyv054
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Factors associated with a poor response to gefitinib in the NEJ002 study: Smoking and the L858R mutation (2015)
  • 著者名/発表者名: Fukuhara T, Maemondo M, Inoue A, Kobayashi K, Sugawara S, Oizumi S, Isobe H, Gemma A, Harada M, Yoshizawa H, Kinoshita I, Fujita Y, Saijo Y, Hagiwara K, Morita S, Nukiwa T. Factors associated with a poor response to gefitinib in the NEJ002 study: Smoking and the L858R mutation
  • 雑誌名: Lung Cancer 巻: 88 ページ: 181-186
  • DOI: 10.1016/j.lungcan.2015.02.004
  • 査読あり / オープンアクセス
• [学会発表] 生体由来気管スキャフォールドとiPS細胞を用いた気管再生の試み (2016)
  • 著者名/発表者名: 周啓亮、叶許緑、松本吉史、森山雅人、味岡洋一、西條康夫
  • 学会等名: 日本再生医療学会
  • 発表場所: 大阪国際会議場（大阪府・大阪市）
  • 年月日: 2016-03-17 – 2016-03-19