ヒツジ胎仔造血環境下でのヒトiPS細胞由来造血幹細胞の発生機序の解明とその応用

2020 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 18K08337
• 研究機関: 自治医科大学
• 研究代表者: 阿部 朋行 自治医科大学, 医学部, 講師 (20610364)
• 研究期間 (年度): 2018-04-01 – 2021-03-31
• キーワード: 多能性幹細胞 / 造血幹細胞 / 分化 / 動物体内 / 胎仔 / ヒツジ

研究実績の概要

骨髄や臍帯血を用いた造血幹細胞移植は、がん治療や細胞移植のための有効な治療手段である。造血幹細胞のドナー不足が続く近年、新たな移植細胞源としてiPS細胞の活用が期待されているものの、iPS細胞の造血幹細胞への分化誘導はいまだに難しいのが現状である。このような背景の中で申請者らは、妊娠早期のヒツジ胎仔が免疫寛容を誘導することを利用し、造血発生の場である肝臓内でヒトiPS細胞由来の中胚葉系造血性内皮細胞（造血幹細胞の前駆細胞であり、血管内皮細胞の特徴を併せもつ）から造血幹細胞を分化させることに成功した（特許第6861405号）。しかしながら、ヒツジ胎仔肝臓内でのヒト造血幹細胞の産生・分化のメカニズムは明らかにできていない。そこで本研究では、ヒツジ胎仔体内でのヒト造血性内皮細胞の動態・変化を明らかにし、ヒツジ造血支持細胞との共培養系を用いて造血幹細胞の産生・分化に寄与する因子を抽出することで、試験管内で造血幹細胞を分化誘導できる技術の開発を試みた。その結果、造血性内皮細胞はヒツジ胎仔肝臓内でCD45を発現し、Notchシグナルを活性化することを見出した。また、ヒツジ胎仔肝臓や骨髄、臍帯静脈から細胞を初代培養し、その一部は不死化を行った。これまでに複数株のストローマ細胞または血管内皮細胞が得た。しかし現状では、これらの細胞とヒトiPS細胞由来造血性内皮細胞との二次元での共培養では、上記で見出したマーカーを発現するような培養方法が確立できていない。以上より、ヒトiPS細胞由来造血性内皮細胞はヒツジ胎仔肝臓内で、Notchシグナルを介して、多系統分化能を特徴とする造血幹細胞へと分化することを明らかにした（ExpHematol., 2021）。ヒツジ胎仔体内で起きる造血幹細胞への分化誘導メカニズムを試験管内に応用するには、培養法のさらなる改善が必要である。

研究成果

• [雑誌論文] Fetal Sheep Supports the Development of Hematopoietic Cells in vivo from Human iPSCs. (2021)
  • 著者名/発表者名: Abe T, Uosaki H, Shibata H, Hara H, Borjigin S, Nagao Y, Hanazono Y.
  • 雑誌名: Experimental Hematology 巻: 95 ページ: 46-57
  • DOI: 10.1016/j.exphem.2020.12.006
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] A Novel Fluorescent Reporter System Identifies Laminin-511/521 as Potent Regulators of Cardiomyocyte Maturation. (2021)
  • 著者名/発表者名: Chanthra N, Abe T, Miyamoto M, Sekiguchi K, Kwon C, Hanazono Y, Uosaki H.
  • 雑誌名: Scientific Reports 巻: 10 ページ: 4249
  • DOI: 10.1038/s41598-020-61163-3.
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Generation of novel Il2rg-knockout mice with clustered regularly interspaced short palindromic repeats (CRISPR) and cas9. (2020)
  • 著者名/発表者名: Byambaa S, Uosaki H, Hara H, Abe T, Shibata H, Nureki O, Ohmori T, Hanazono Y.
  • 雑誌名: Experimental Animals 巻: 69 ページ: 189-198
  • DOI: 10.1538/expanim.19-0120.
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] ヒトiPS細胞由来造血幹細胞の作成を目指して (2020)
  • 著者名/発表者名: 阿部朋行、花園豊
  • 雑誌名: Organ Biology 巻: 27 ページ: 167-172
  • DOI: 10.11378/organbio.27.167
  • 査読あり
• [学会発表] Correction of human hemophilia B gene in iPSCs by base-editing based on engineered Cas9 with broad PAM flexibility. (2020)
  • 著者名/発表者名: Hiramoto T, Kashiwakura Y, Abe T, Kamoshita N, Hayakawa M, Inaba H, Togashi T, Nishimasu H, Hanazono Y, Nureki O, Ohmori T.
  • 学会等名: The 82nd Annual Meeting of the Japanese Society of Hematology.
• [学会発表] Correction of human hemophilia B gene in iPSCs by base-editing approach based on engineered Cas9 with broad PAM flexibility. (2020)
  • 著者名/発表者名: Hiramoto T, Kashiwakura Y, Abe T, Kamoshita N, Hayakawa M, Inaba H, Togashi T, Nishimasu H, Hanazono Y, Nureki O, Ohmori T.
  • 学会等名: International Society on Thrombosis and Haemostasis.
  • 国際学会
• [学会発表] 塩基編集による血友病B患者由来iPSC の遺伝子修復 (2020)
  • 著者名/発表者名: 平本貴史、阿部朋行、鴨下信彦、早川盛禎、稲葉浩、柏倉裕志、冨樫朋貴、西増弘志、花園豊、濡木理、大森司
  • 学会等名: 第42回日本血栓止血学会学術集会
• [学会発表] 血友病に対するゲノム編集治療 (2020)
  • 著者名/発表者名: 平本貴史、阿部朋行、鴨下信彦、早川盛禎、稲葉浩、柏倉裕志、冨樫朋貴、西増弘志、花園豊、濡木理、大森司
  • 学会等名: 第2回自治医科大学遺伝子治療研究センターシンポジウム
• [備考] 自治医科大学 分子病態治療研究センター 再生医学研究部
  • URL: https://www.jichi.ac.jp/saisei/
• [備考] 学校法人自治医科大学
  • URL: https://www.jichi.ac.jp/medicine/department/rebirth/