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

2022 年度 実績報告書

• 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ヒトiPS-Hepsを生成する方法を確立する。
今年度は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、動物肝内でヒトiPS-Heps細胞の大量培養に成功した。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を作製したが、ラット肝臓の細胞死を確認することはできなかった。一方、Sirpa遺伝子、Kit遺伝子をノックインした超重症免疫不全ラットの作製に成功した。今後は、これら超重症免疫不全ラットの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た。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16件、招待講演12件うち国際学会4件、図書4件で報告している。

研究成果

• [雑誌論文] Developmental changes in brain activity of heterozygous Scn1a knockout rats (2023)
  • 著者名/発表者名: Tahara Mayu、Higurashi Norimichi、Hata Junichi、Nishikawa Masako、Ito Ken、Hirose Shinichi、Kaneko Takehito、Mashimo Tomoji、Sakuma Tetsushi、Yamamoto Takashi、Okano Hirotaka James
  • 雑誌名: Frontiers in Neurology 巻: 14 ページ: -
  • DOI: 10.3389/fneur.2023.1125089
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Highly selective transgene expression through the flip-excision switch system by using a unilateral spacer sequence (2023)
  • 著者名/発表者名: Matsushita Natsuki、Kato Shigeki、Nishizawa Kayo、Sugawara Masateru、Takeuchi Kosei、Miyasaka Yoshiki、Mashimo Tomoji、Kobayashi Kazuto
  • 雑誌名: Cell Reports Methods 巻: 3 ページ: 100393～100393
  • DOI: 10.1016/j.crmeth.2022.100393
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] A senolytic immunotoxin eliminates p16-positive T cells and ameliorates age-associated phenotypes of CD4+ T cells in a surface marker knock-in mouse (2023)
  • 著者名/発表者名: Sugiyama Yuma、Harada Tanenobu、Kamei Yuka、Yasuda Tomoharu、Mashimo Tomoji、Nishikimi Akihiko、Maruyama Mitsuo
  • 雑誌名: Experimental Gerontology 巻: 174 ページ: 112130～112130
  • DOI: 10.1016/j.exger.2023.112130
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] BACE1 haploinsufficiency impairs iron metabolism to promote chrysotile‐induced mesothelioma via ferroptosis resistance (2023)
  • 著者名/発表者名: Luo Yaguang、Akatsuka Shinya、Motooka Yashiro、Kong Yingyi、Zheng Hao、Mashimo Tomoji、Imaoka Tatsuhiko、Toyokuni Shinya
  • 雑誌名: Cancer Science 巻: 114 ページ: 1423～1436
  • DOI: 10.1111/cas.15705
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] The rat Downunder (Du) coat color mutation is associated with eye anomalies and embryonic lethality and maps to a 3.9-Mb region on chromosome 3 (2023)
  • 著者名/発表者名: Hieu Hoang Trung、Tanaka Miyuu、Kuwamura Mitsuru、Mashimo Tomoji、Serikawa Tadao、Kuramoto Takashi
  • 雑誌名: Experimental Animals 巻: 72 ページ: 88～94
  • DOI: 10.1538/expanim.22-0086
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Cyba and Nox2 mutant rats show different incidences of eosinophilia in the genetic background- and sex-dependent manner (2022)
  • 著者名/発表者名: MORI Masayuki、DAI Jian、MIYAHARA Hiroki、LI Ying、KANG Xiaojing、YOSHIMI Kazuto、MASHIMO Tomoji、HIGUCHI Keiichi、MATSUMOTO Kiyoshi
  • 雑誌名: Experimental Animals 巻: - ページ: -
  • DOI: 10.1538/expanim.22-0122
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Thioredoxin deficiency increases oxidative stress and causes bilateral symmetrical degeneration in rat midbrain (2022)
  • 著者名/発表者名: Ohmori Iori、Ouchida Mamoru、Imai Hirohiko、Ishida Saeko、Toyokuni Shinya、Mashimo Tomoji
  • 雑誌名: Neurobiology of Disease 巻: 175 ページ: 105921～105921
  • DOI: 10.1016/j.nbd.2022.105921
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] A heterozygous LAMA5 variant may contribute to slowly progressive, vinculin-enhanced familial FSGS and pulmonary defects (2022)
  • 著者名/発表者名: Kaimori Jun-Ya、Kikkawa Yamato, ‥‥, Mashimo Tomoji、Sekiguchi Kiyotoshi、Nakaya Akihiro、Nomizu Motoyoshi、Isaka Yoshitaka
  • 雑誌名: JCI Insight 巻: 7 ページ: -
  • DOI: 10.1172/jci.insight.158378
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Catecholaminergic cell type-specific expression of Cre recombinase in knock-in transgenic rats generated by the Combi-CRISPR technology (2022)
  • 著者名/発表者名: Matsushita Natsuki、Nishizawa Kayo、Kato Shigeki、Iguchi Yoshio、Fukabori Ryoji、Takeuchi Kosei、Miyasaka Yoshiki、Mashimo Tomoji、Kobayashi Kazuto
  • 雑誌名: Journal of Neuroscience Methods 巻: 381 ページ: 109707～109707
  • DOI: 10.1016/j.jneumeth.2022.109707
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Dynamic mechanisms of CRISPR interference by Escherichia coli CRISPR-Cas3 (2022)
  • 著者名/発表者名: Yoshimi Kazuto、Takeshita Kohei、Kodera Noriyuki、Shibumura Satomi、Yamauchi Yuko、Omatsu Mine、Umeda Kenichi、Kunihiro Yayoi、Yamamoto Masaki、Mashimo Tomoji
  • 雑誌名: Nature Communications 巻: 13 ページ: -
  • DOI: 10.1038/s41467-022-32618-0
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] A high-quality severe combined immunodeficiency (SCID) rat bioresource (2022)
  • 著者名/発表者名: Miyasaka Yoshiki、Wang Jinxi、Hattori Kosuke、Yamauchi Yuko、Hoshi Miho、Yoshimi Kazuto、Ishida Saeko、Mashimo Tomoji
  • 雑誌名: PLOS ONE 巻: 17 ページ: -
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0272950
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Brca1L63X /+ rat is a novel model of human BRCA1 deficiency displaying susceptibility to radiation-induced mammary cancer. (2022)
  • 著者名/発表者名: Nakamura Yuzuki、Kubota Jo、Nishimura Yukiko、Nagata Kento、Nishimura Mayumi、Daino Kazuhiro、Ishikawa Atsuko、Kaneko Takehito、Mashimo Tomoji、Kokubo Toshiaki、Takabatake Masaru、Inoue Kazumasa、Fukushi Masahiro、Arai Masami、Saito Mitsue、Shimada Yoshiya、Kakinuma Shizuko、Imaoka Tatsuhiko
  • 雑誌名: Cancer Science 巻: 113 ページ: 3362～3375
  • DOI: 10.1111/cas.15485
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] BRCA1 haploinsufficiency promotes chromosomal amplification under Fenton reaction-based carcinogenesis through ferroptosis-resistance (2022)
  • 著者名/発表者名: Kong Yingyi、Akatsuka Shinya、Motooka Yashiro、Zheng Hao、Cheng Zhen、Shiraki Yukihiro、Mashimo Tomoji、Imaoka Tatsuhiko、Toyokuni Shinya
  • 雑誌名: Redox Biology 巻: 54 ページ: 102356～102356
  • DOI: 10.1016/j.redox.2022.102356
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Filaggrin-deficient rats generated using zinc-finger nucleases spontaneously exhibit dry scaly skin (2022)
  • 著者名/発表者名: Nakashima Chisa、Doi Hiromi、Nakajima Saeko、Mashimo Tomoji、Oga Toru、Ishida-Yamamoto Akemi、Honda Tetsuya、Ishida Yoshihiro、Otsuka Atsushi、Kabashima Kenji
  • 雑誌名: Allergology International 巻: 71 ページ: 545～547
  • DOI: 10.1016/j.alit.2022.04.001
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Novel animal model of combined generalized and focal epilepsy (2022)
  • 著者名/発表者名: Ohmori Iori、Ouchida Mamoru、Shinohara Masakazu、Kobayashi Kiyoka、Ishida Saeko、Mashimo Tomoji
  • 雑誌名: Epilepsia 巻: 63 ページ: -
  • DOI: 10.1111/epi.17295
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] CRISPR-mediated Bmpr2 point mutation exacerbates late pulmonary vasculopathy and reduces survival in rats with experimental pulmonary hypertension (2022)
  • 著者名/発表者名: Kabwe Jane Chanda、Sawada Hirofumi、Mitani Yoshihide、Oshita Hironori、Tsuboya Naoki、Zhang Erquan、Maruyama Junko、Miyasaka Yoshiki、Ko Hideyoshi、Oya Kazunobu、Ito Hiromasa、Yodoya Noriko、Otsuki Shoichiro、Ohashi Hiroyuki、Okamoto Ryuji、Dohi Kaoru、Nishimura Yuhei、Mashimo Tomoji、Hirayama Masahiro、Maruyama Kazuo
  • 雑誌名: Respiratory Research 巻: 23 ページ: -
  • DOI: 10.1186/s12931-022-02005-w
  • 査読あり / オープンアクセス
• [学会発表] Genome editing technologies and humanized rats, The 36th International Mammalian Genome Conference (IMGC2023) (2023)
  • 著者名/発表者名: Tomoji Mashimo
  • 学会等名: 第36回国際哺乳類ゲノム会議
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] ゲノム編集がひらく明るい未来 (2023)
  • 著者名/発表者名: 真下知士
  • 学会等名: ゲノム編集の未来を考える会 メディアセミナー
  • 招待講演
• [学会発表] CRISPR-Cas3, a Genome Editing Technology, in Genome Therapy (2023)
  • 著者名/発表者名: Tomoji Mashimo
  • 学会等名: IMSUT NY Seminar 2023
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] ラットにおける遺伝子改変技術とヒト化動物の現状と展望 (2022)
  • 著者名/発表者名: 真下知士
  • 学会等名: 公益社団法事日本実験動物学会主催第10回実験動物科学シンポジウム
  • 招待講演
• [学会発表] A new genome editing technology CRISPR-Cas3 (2022)
  • 著者名/発表者名: Tomoji Mashimo
  • 学会等名: World Science Leaders' Seminar in Doctoral Program in Human Biology
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] ゲノム編集動物作製とCRISPR診断薬CONAN (2022)
  • 著者名/発表者名: 吉見一人・真下知士
  • 学会等名: UTOPIAキックオフミーティング
  • 招待講演
• [学会発表] 新規ゲノム編集法の開発 (2022)
  • 著者名/発表者名: 真下知士
  • 学会等名: 名古屋大学生命農学研究科大学院セミナー
  • 招待講演
• [学会発表] A novel genome editing technology (2022)
  • 著者名/発表者名: Tomoji Mashimo
  • 学会等名: CRISPR-Cas3, PASTEUR JAPAN 2022 SYMPOSIUM
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] RISPR-Cas3を中心とした最新のゲノム編集技術と応用 (2022)
  • 著者名/発表者名: 真下知士
  • 学会等名: 富士フィルム株式会社Rゼミ講演
  • 招待講演
• [学会発表] 遺伝子編集技術 CRISPR-Cas3 の概要と応用事例について (2022)
  • 著者名/発表者名: 真下知士
  • 学会等名: 第40回JBDAバイオベンチャーフォーラム
  • 招待講演
• [学会発表] 遺伝子編集技術CRISPR-Cas3の概要と応用事例について (2022)
  • 著者名/発表者名: 真下知士
  • 学会等名: 第3回エリクサジェンサイエンティフィックセミナー
  • 招待講演
• [学会発表] ゲノム編集CRISPR-Cas3の遺伝子治療に向けた研究開発について (2022)
  • 著者名/発表者名: 真下知士
  • 学会等名: ヒトゲノム編集技術のガバナンスと基礎研究・臨床応用に関する委員会（第２５期・第３回）
  • 招待講演
• [図書] 腫瘍内科 (2023)
  • 著者名/発表者名: 藤井智明、真下知士
  • 総ページ数: 123
  • 出版者: 科学評論社
• [図書] 真の実臨床応用をめざした再生医療2023 (2023)
  • 著者名/発表者名: 渡辺祥司，吉見一人，真下知士
  • 総ページ数: 226
  • 出版者: 羊土社
  • ISBN: 978-4-7581-0408-1
• [図書] Medical Science Digest 特集 遺伝子治療の最前線 (2022)
  • 著者名/発表者名: 藤井智明、真下知士
  • 総ページ数: 54
  • 出版者: ニューサイエンス社
• [図書] 再生医療 (2022)
  • 著者名/発表者名: 吉見一人、真下知士
  • 総ページ数: 57
  • 出版者: 日本再生医療学会雑誌