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2017 年度 実施状況報告書

多能性幹細胞から視床下部と下垂体の機能的ユニットを作る

研究課題

研究課題/領域番号 17K09878
研究機関名古屋大学

研究代表者

須賀 英隆  名古屋大学, 医学部附属病院, 講師 (20569818)

研究分担者 有馬 寛  名古屋大学, 医学系研究科, 教授 (50422770)
研究期間 (年度) 2017-04-01 – 2020-03-31
キーワードヒトiPS細胞 / 視床下部ニューロン / CRH
研究実績の概要

平成29年度は、視床下部分化培養系でヒトiPS細胞からCRHニューロンを分化誘導する条件を確立した。
全体計画での方針に従って、CRHニューロンとACTH細胞との共存条件探索を行う前に、平成29年度はまず、視床下部のみの分化法でCRHニューロンを誘導できる条件の確立を目指した。これまでに、ヒトES細胞から視床下部AVPニューロンへの分化法確立に取り組んできており、その方法で分化誘導して得られた視床下部ニューロンを詳細に検討すると、CRHが陽性に染まる細胞が含まれていることを見い出した(Ogawa K et al. 2018 Scientific Reports)。この分化条件をベースにして、CRHを含む視床下部ニューロンを安定して分化させる培養条件を確立した。使用する細胞としては将来の汎用性を考慮してヒトiPS細胞とし、201B7株・409B2株・454E2株など一般に広く用いられているものを複数用いることで、robustな分化方法へと洗練させるようにした。ストレス応答を中枢性に制御する役割を果たす視床下部CRHニューロンは、一般に、視床下部室傍核(PVN)の小細胞性ニューロンである。その部位の胎児での発生様式を、in vitroで再現できるように分化条件を調整した。具体的には、視床下部前駆細胞に発現するRAX、その後、背側視床下部へと分化したことを示すPAX6陽性かつNKX2.1陰性、などをマーカーとして各分化ステップ毎に条件を決めていった。iPS細胞株ごとに誘導因子添加の濃度や時期に多少の違いはあるものの、最終的にはいずれの細胞株でもCRHニューロンが分化誘導が可能であることを確認した。

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

平成29年度の研究計画に沿った研究を実施し、所期の成果を達成したため上記と判断した。また、ヒトES細胞(KhES-1株)を用いた成果については、2018年2月に論文報告(Ogawa K, Suga H, et al. Vasopressin-secreting neurons derived from human embryonic stem cells through specific induction of dorsal hypothalamic progenitors. Sci Rep. 2018; 8(1): 3615. doi: 10.1038/s41598-018-22053-x. PubMed PMID: 29483626.)した。

今後の研究の推進方策

当初の全体計画に沿って、平成30年度研究計画を実施していく。具体的には以下の2点である。
(1)下垂体ACTH細胞と視床下部CRHニューロンとが同時誘導される条件を確立する。;これまでに見出した視床下部ニューロン成熟条件を、下垂体前葉分化条件に加え、下垂体細胞のみならず視床下部ニューロンも成熟する条件を最適化し、CRHニューロンとACTH産生細胞とが1つの細胞塊内に共存したユニットを作成する。同時誘導が達成できない場合は、2-chamber培養装置を利用する。この培養装置は、国立研究開発法人・産業技術総合研究所の医薬品アッセイデバイス研究グループにて開発されたもので、2つのchamberが流路を介して接続している。そこで、CRHニューロンとACTH細胞とを別々に分化誘導しておき、上流のchamberにCRHニューロンを、下流のchamberにはACTH細胞を播種することで1つの機能的ユニットを作る。産総研とは共同研究契約の締結を完了した。ただし、この培養装置を用いる場合、CRHニューロンおよびACTH細胞ともにトリプシン酵素液などで解離し、chamber内に再播種する必要がある。この手順が細胞機能にダメージを与える可能性が高く、全体としてホルモン分泌機能が落ちてしまうことが危惧される。以上から、2-chamber培養装置は次善の策と考えている。
(2) CRH-ACTHユニットのin vitro機能テストを行う。;上述の(1)で作出したCRH-ACTHユニットが機能的に連携しているかどうかをin vitroで検討する。その他にも、培養液中のCRH濃度、低グルコースやセロトニンなどによるCRH刺激の効果、CRHレセプター阻害剤の効果などを調べることで、CRHとACTHとの相互作用の有無を検査する。

  • 研究成果

    (16件)

すべて 2018 2017

すべて 雑誌論文 (2件) (うち査読あり 1件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (11件) (うち招待講演 4件) 図書 (2件) 産業財産権 (1件)

  • [雑誌論文] Vasopressin-secreting neurons derived from human embryonic stem cells through specific induction of dorsal hypothalamic progenitors2018

    • 著者名/発表者名
      Koichiro Ogawa, Hidetaka Suga, Chikafumi Ozone, Mayuko Kano, Kazuki Mitsumoto, Takatoshi Kasai, Yu Kodani, Hiroshi Nagasaki, Naoki Yamamoto, Daisuke Hagiwara, Motomitsu Goto, Ryoichi Banno, Yoshihisa Sugimura, and Hiroshi Arima
    • 雑誌名

      Scientific Reports

      巻: 8 ページ: -

    • DOI

      10.1038/s41598-018-22053-x

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] 下垂体の立体組織構築2018

    • 著者名/発表者名
      笠井貴敏、須賀英隆
    • 雑誌名

      医学のあゆみ

      巻: 264 ページ: 653-658

  • [学会発表] マウスES細胞由来視床下部神経の同種移植2018

    • 著者名/発表者名
      長崎 弘、小谷 侑、須賀 英隆、金子 葉子
    • 学会等名
      第28回バゾプレシン研究会学術集会
  • [学会発表] 視床下部・下垂体の再生医療および病態研究2018

    • 著者名/発表者名
      須賀英隆
    • 学会等名
      第1回若手下垂体医師の会
    • 招待講演
  • [学会発表] マウス胚性幹細胞由来バゾプレシン神経の解析2018

    • 著者名/発表者名
      金子葉子、大熊真人、小谷 侑、須賀英隆、中島 昭、宮地栄一、長崎 弘
    • 学会等名
      第95回日本生理学会大会
  • [学会発表] ヒトES/iPS細胞から機能的な下垂体前葉の試験管内誘導2017

    • 著者名/発表者名
      大曽根 親文, 須賀 英隆, 辻 孝, 笹井 芳樹, 有馬 寛
    • 学会等名
      第90回日本内分泌学会総会
  • [学会発表] 立体培養による視床下部・下垂体の誘導2017

    • 著者名/発表者名
      須賀英隆、有馬寛
    • 学会等名
      第90回日本内分泌学会総会
    • 招待講演
  • [学会発表] 試験管で作る下垂体2017

    • 著者名/発表者名
      須賀英隆、有馬寛
    • 学会等名
      第3回Young Rising Seminar
    • 招待講演
  • [学会発表] In vitroで挑戦する視床下部・下垂体の発生と分化再現2017

    • 著者名/発表者名
      須賀 英隆、大曽根 親文、小川 晃一郎、笠井 貴敏、有馬 寛
    • 学会等名
      第35回内分泌代謝学サマーセミナー
    • 招待講演
  • [学会発表] 視床下部・下垂体の再生医療および病態研究2017

    • 著者名/発表者名
      須賀 英隆
    • 学会等名
      京都大学ウイルス・再生医科学研究所セミナー
  • [学会発表] 下垂体分化における視床下部隣接の意義2017

    • 著者名/発表者名
      須賀 英隆、笠井 貴敏、有馬 寛
    • 学会等名
      第32回日本下垂体研究会学術集会
  • [学会発表] in vitro下垂体分化法を生体により近づける試み2017

    • 著者名/発表者名
      須賀 英隆
    • 学会等名
      第44回日本神経内分泌学会学術集会
  • [学会発表] マウス胚性幹細胞由来AVP神経の電気生理学的特性2017

    • 著者名/発表者名
      金子 葉子、大熊 真人、小谷 侑、須賀 英隆、中島 昭、宮地 栄一、長崎 弘
    • 学会等名
      第44回日本神経内分泌学会学術集会
  • [図書] Organ Regeneration Based on Developmental Biology2017

    • 著者名/発表者名
      Hidetaka Suga, Chikafumi Ozone.
    • 総ページ数
      257(41-56)
    • 出版者
      Springer
    • ISBN
      978-9811037665
  • [図書] Organ Regeneration 3D Stem Cell Culture & Manipulation2017

    • 著者名/発表者名
      Chikafumi Ozone, Hidetaka Suga.
    • 総ページ数
      248(57-65)
    • 出版者
      Springer
    • ISBN
      978-1493969470
  • [産業財産権] 細胞培養容器および細胞培養方法2018

    • 発明者名
      須賀英隆,有馬寛,榊原真弓,杉浦慎治,田村磨聖,佐藤琢,長崎玲子
    • 権利者名
      名古屋大学
    • 産業財産権種類
      特許
    • 産業財産権番号
      特願2018-006810

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公開日: 2018-12-17  

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