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2021 年度 実施状況報告書

ヒトiPS細胞由来肝細胞の動物生体内大量培養システムの構築

研究課題

研究課題/領域番号 18KK0307
研究機関東京大学

研究代表者

真下 知士  東京大学, 医科学研究所, 教授 (80397554)

研究分担者 吉見 一人  東京大学, 医科学研究所, 講師 (50709813)
武石 一樹  九州大学, 大学病院, 特別教員 (50733713)
研究期間 (年度) 2018-10-09 – 2023-03-31
キーワードヒト肝細胞 / iPS細胞 / 免疫不全ラット / ゲノム編集 / 肝移植
研究実績の概要

ヒトiPS細胞からヒト肝細胞(iPS-Heps)を大量に作成する方法ができれば、肝移植におけるドナー不足や拒絶反応等の問題を解決できる。我々は、これまでピッツバーグ大学により作成されたiPS-Heps培養プロトコールを利用して、ゲノム編集により作製した免疫不全ラットの肝臓に細胞移植することで、世界で初めて動物肝内でヒトiPS-Heps細胞の大量培養に成功した。本研究では、ラット肝臓内から大量に増殖したiPS-Hepsを100%回収することを目的として、自殺遺伝子としてのCas9を導入した免疫不全ラットやSirpa遺伝子、Kit遺伝子などをノックインした超重症免疫不全ラットを作製する。全てのラット肝細胞を細胞死させることで、ヒトiPS-Heps細胞のみを免疫不全ラットの生体内で生成する方法を確立する。本研究により、肝不全に対する革新的新規治療法を開発するだけでなく、創薬でのヒト肝細胞の大量利用を実現する。
本研究では、Bioreactorとしてラット肝臓内でiPS-Hepsを成熟させ、ヒト肝細胞を大量に作り出す方法の確立を目指している。これまでの研究成果は、論文として投稿するための準備を開始している。関連する研究内容は、論文図書5件うち国際共著2件、招待講演7件うち国際学会1件で報告している。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

3: やや遅れている

理由

代表研究者真下と分担研究者吉見の東京大学医科学研究所移転に伴い、大阪大学でゲノム編集技術CRISPR-Cas9により作製したIl2rg,Rag2ダブルノックアウトラットの繁殖維持コロニーを移動した。東京大学において、SPF飼育室内でバイオバブルによるIl2rg,Rag2ダブルノックアウトラットコロニーの繁殖維持に成功した。我々が開発したゲノム編集による効率的なノックイン法Combi-CRISPRにより、肝臓特異的発現iCasp9遺伝子のノックインラットを作製し、Il2rg,Rag2ダブルノックアウトラットと交配したが、自殺遺伝子iCasp9の発現誘導は確認されなかった。九州大学にIl2rg,Rag2ダブルノックアウトラットを輸送して、九州大学においてヒト肝細胞の移植実験を行い、ヒトアルブミン発現、生着率の確認を行っている。
過去2年間において、新型コロナ感染拡大による米国渡航制限や国内移動が困難なこともあり、研究の進捗に影響を与えている。

今後の研究の推進方策

バイオバブル飼育環境において、引き続きIl2rg,Rag2ダブルノックアウトラットコロニーの繁殖維持を行う。またCas9ノックインラットおよびSirpaノックイン、Kitノックインラットの作製を行う。最終的に、Cas9ノックインラット等と重度免疫不全ラットを交配して、Bioreactorとして肝細胞欠失重度免疫不全ラット系統の確立を行う。九州大学においては、ヒト肝細胞およびヒトiPS細胞から分化培養しヒトiPS-Heps細胞を確立する。分化後の細胞のHNF4α、FOXA2、アルブミン等の発現量を免疫染色およびqPCRを用いて評価し、iPS-Hepsの分化能を確認する。
世界的な新型コロナ対応が落ち着いた段階で、東京大学および九州大学の研究分担者が実際にピッツバーグ大学に滞在して、iPS-Hepsの作成方法、分化能評価方法等についての研究を推進する。完成したIl2rg Rag2 Cas9免疫不全ラットの肝臓内にヒトiPS-Hepsを経門脈的に細胞移植することで、ヒト肝細胞を大量に作り出す方法の確立を目指す。

次年度使用額が生じた理由

平成30年度、令和1年度は研究計画に従って、おおむね順調に進展していた。しかしながら、令和2年度、令和3年度は新型コロナ感染拡大による米国渡航制限や国内移動が困難になったことから、令和4年度に引き続き研究を実施する。新型コロナ対応が落ち着いた段階で共同研究者の国内外の異動、肝細胞欠失重度免疫不全ラット系統の確立、繁殖コロニーの拡大、ヒト肝細胞移植実験などの研究の活性化が予測されるため、旅費および消耗品等の費用を計上する。

  • 研究成果

    (16件)

すべて 2022 2021 その他

すべて 国際共同研究 (1件) 雑誌論文 (5件) (うち国際共著 2件、 査読あり 3件、 オープンアクセス 2件) 学会発表 (7件) (うち国際学会 1件、 招待講演 7件) 備考 (3件)

  • [国際共同研究] ピッツバーグ大学(米国)

    • 国名
      米国
    • 外国機関名
      ピッツバーグ大学
  • [雑誌論文] Study of the CRISPR/Cas3 System for Xenotransplantation2022

    • 著者名/発表者名
      Miyagawa Shuji、Watanabe Masahito、Nagashima Hiroshi、Sato Kazuki、Kogata Shuhei、Toyama Chiyoshi、Masahata Kazunori、Kamiyama Masafumi、Yamamoto Riho、Eguchi Hiroshi、Maeda Akira、Yoshimi Kazuto、Mashimo Tomoji、Okuyama Hiroomi
    • 雑誌名

      Transplantation Proceedings

      巻: 54 ページ: 522~524

    • DOI

      10.1016/j.transproceed.2021.09.070

    • 査読あり
  • [雑誌論文] A humanised rat model of osteosarcoma reveals ultrastructural differences between bone and mineralised tumour tissue2022

    • 著者名/発表者名
      Lahr Christoph A.、Landgraf Marietta、Wagner Ferdinand、Cipitria Amaia、Moreno-Jimenez Ines、Bas Onur、Schmutz Beat、Meinert Christoph、Cavalcanti Amanda Dos Santos、Mashimo Tomoji、Miyasaka Yoshiki、Holzapfel Boris M.、Shafiee Abbas、McGovern Jacqui A.、Hutmacher Dietmar W.
    • 雑誌名

      Bone

      巻: 158 ページ: 116018~116018

    • DOI

      10.1016/j.bone.2021.116018

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] 受精卵のゲノム編集2022

    • 著者名/発表者名
      石田紗恵子、真下知士
    • 雑誌名

      HORMONE FRONTIER IN GYNECOLOGY

      巻: Vol.29 No.1 ページ: 31-36

  • [雑誌論文] Impact of GAD65 and/or GAD67 deficiency on perinatal development in rats2021

    • 著者名/発表者名
      Jiang Weiru、Kakizaki Toshikazu、Fujihara Kazuyuki、Miyata Shigeo、Zhang Yue、Suto Takashi、Kato Daiki、Saito Shigeru、Shibasaki Koji、Ishizaki Yasuki、Isoda Koji、Yokoo Hideaki、Obinata Hideru、Hirano Touko、Miyasaka Yoshiki、Mashimo Tomoji、Yanagawa Yuchio
    • 雑誌名

      The FASEB Journal

      巻: 36 ページ: -

    • DOI

      10.1096/fj.202101389R

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Response to correspondence on “Reproducibility of CRISPR-Cas9 methods for generation of conditional mouse alleles: a multi-center evaluation”2021

    • 著者名/発表者名
      Gurumurthy Channabasavaiah B.、O’Brien Aidan R.、・・・・Mashimo Tomoji、Mizuno Seiya、Zhu Hao、Kasparek Petr、Liaw Lucy、Miano Joseph M.、Burgio Gaetan
    • 雑誌名

      Genome Biology

      巻: 22 ページ: -

    • DOI

      10.1186/s13059-021-02320-3

    • オープンアクセス / 国際共著
  • [学会発表] ゲノム編集が拓く疾患モデル研究の最先端2021

    • 著者名/発表者名
      真下知士
    • 学会等名
      第68回日本実験動物学会総会
    • 招待講演
  • [学会発表] ゲノム編集技術の最新動向2021

    • 著者名/発表者名
      真下知士
    • 学会等名
      第21回日本抗加齢医学会総会
    • 招待講演
  • [学会発表] 次世代型ゲノム編集技術の開発2021

    • 著者名/発表者名
      真下知士
    • 学会等名
      第73回日本細胞生物学会大会
    • 招待講演
  • [学会発表] ゲノム編集が拓く疾患モデル研究2021

    • 著者名/発表者名
      真下知士
    • 学会等名
      第17 回 北海道実験動物研究会(HALAS)学術集会 特別講演
    • 招待講演
  • [学会発表] 脳神経疾患・モデルの開発2021

    • 著者名/発表者名
      真下知士
    • 学会等名
      日中ハイレベル研究者交流会~パブリックヘルスと生命システム科学~
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] ゲノム編集とヒト化動物2021

    • 著者名/発表者名
      真下知士
    • 学会等名
      実験動物に感謝する集い(招待講演)
    • 招待講演
  • [学会発表] ゲノム編集技術の開発や新しいモデル動物の開発動向などについて2021

    • 著者名/発表者名
      真下知士
    • 学会等名
      日本実験動物協同組合(JCALA)の研修会
    • 招待講演
  • [備考] 東京大学医科学研究所実験動物研究施設先進動物ゲノム研究分野

    • URL

      https://www.ims.u-tokyo.ac.jp/animal-genetics/index.html

  • [備考] 東京大学医科学研究所システム疾患モデル研究センター先進モデル動物作製コア

    • URL

      https://www.ims.u-tokyo.ac.jp/cemsb/public_html/index.html

  • [備考] 重症免疫不全(SCID)ラット

    • URL

      http://www2.med.osaka-u.ac.jp/gerdc/srpo

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公開日: 2022-12-28  

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