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2021 年度 実施状況報告書

新規肝オルガノイドを用いた肝細胞と胆管の接続部構造形成のメカニズム解明とその応用

研究課題

研究課題/領域番号 20K05843
研究機関東京大学

研究代表者

谷水 直樹  東京大学, 医科学研究所, 准教授 (00333386)

研究分担者 三高 俊広  札幌医科大学, 医学部, 教授 (50231618)
研究期間 (年度) 2020-04-01 – 2023-03-31
キーワードオルガノイド / 肝臓 / 胆管 / 代謝産物 / 組織構造
研究実績の概要

我々は、マウス肝前駆細胞と胆管上皮細胞の共培養を行うことで、胆管接続型の肝臓オルガノイド(Hepatobiliary tubular organoid; HBTO)の作製に成功した。肝細胞機能の長期維持が可能であること、組織内の代謝産物輸送の再現などを可能にした。また。HBTO作成にあたり、肝前駆細胞と胆管上皮細胞の間のECADを介した細胞間結合が重要であることを示すデータを得た。以上の結果を、Research articleとしてNature Communications誌に発表した。
肝病態モデル構築については、マウスの初代星細胞とクッパー細胞をHBTOに導入し、脂肪酸添加による変化を検討した。肝細胞障害は認められなったが、脂肪滴の蓄積が観察された。今後、脂肪酸添加群において星細胞が活性化していることを確認する予定である。
新規薬物動態実験系の確立のために、HBTOから肝細胞代謝産物を回収する方法の確立を試みている。タイト結合の阻害を行うために、クローディン阻害ペプチドの使用を試みが、培地への速やかなCLF(胆汁酸アナログ)の放出が検出されなかった。次に、タイト結合に局在する分子のノックダウンを行うことにした。Ezrinに対するguide RNAを設計し、GFPを発現するベクターに導入した。細胞株にプラスミドをトランスフェクションした後、GFP(+)細胞を分取し、培養を行った。Western blottingでEzrinタンパク質の減少、免疫染色でEzrinの消失を確認した。続いて、初代胆管上皮細胞への遺伝子導入を試みたが、効率やトランスフェクション後の培養に問題があった。今後、ウイルスによるプラスミド導入、あるいは上皮細胞特性を維持したままの胆管上皮細胞株の樹立などを行い、バリア機能阻害の系を確立する予定である。

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

肝疾患モデルについては、マウス初代細胞を用いることで細胞間相互作用解析ができる目途が立った。

今後の研究の推進方策

肝細胞代謝産物を取り出す方法について、引き続き検討を続ける。ゲノム編集によるターゲットタンパク質のノックダウンについては可能であることが分かったので、上皮バリア機能が評価可能な実験系の構築に取り組んでいく。
肝疾患モデルについては、脂肪酸添加モデルで星細胞活性化を検討する。その後、活性化の前後でのクッパー細胞および星細胞の性状解析に進み、細胞間相互作用の変化を明らかにしたいと考えている。

次年度使用額が生じた理由

本年度9月に札幌医科大学から東京大学に異動した。そのため、予定してた実験ができない期間があったため。

  • 研究成果

    (12件)

すべて 2022 2021

すべて 雑誌論文 (4件) (うち査読あり 3件、 オープンアクセス 3件) 学会発表 (8件) (うち国際学会 2件、 招待講演 5件)

  • [雑誌論文] The neonatal liver: Normal development and response to injury and disease2022

    • 著者名/発表者名
      Tanimizu Naoki
    • 雑誌名

      Seminars in Fetal and Neonatal Medicine

      巻: 27 ページ: 101229~101229

    • DOI

      10.1016/j.siny.2021.101229

  • [雑誌論文] Generation of functional liver organoids on combining hepatocytes and cholangiocytes with hepatobiliary connections ex vivo2021

    • 著者名/発表者名
      Tanimizu Naoki、Ichinohe Norihisa、Sasaki Yasushi、Itoh Tohru、Sudo Ryo、Yamaguchi Tomoko、Katsuda Takeshi、Ninomiya Takafumi、Tokino Takashi、Ochiya Takahiro、Miyajima Atsushi、Mitaka Toshihiro
    • 雑誌名

      Nature Communications

      巻: 12 ページ: 3390~3401

    • DOI

      10.1038/s41467-021-23575-1

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Development of human iPSC-derived quiescent hepatic stellate cell-like cells for drug discovery and in vitro disease modeling2021

    • 著者名/発表者名
      Koui Yuta、Himeno Misao、Mori Yusuke、Nakano Yasuhiro、Saijou Eiko、Tanimizu Naoki、Kamiya Yoshiko、Anzai Hiroko、Maeda Natsuki、Wang Luyao、Yamada Tadanori、Sakai Yasuyuki、Nakato Ryuichiro、Miyajima Atsushi、Kido Taketomo
    • 雑誌名

      Stem Cell Reports

      巻: 16 ページ: 3050~3063

    • DOI

      10.1016/j.stemcr.2021.11.002

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Extracellular vesicles containing miR-146a-5p secreted by bone marrow mesenchymal cells activate hepatocytic progenitors in regenerating rat livers2021

    • 著者名/発表者名
      Ichinohe Norihisa、Ishii Masayuki、Tanimizu Naoki、Mizuguchi Toru、Yoshioka Yusuke、Ochiya Takahiro、Suzuki Hiromu、Mitaka Toshihiro
    • 雑誌名

      Stem Cell Research & Therapy

      巻: 12 ページ: 312~331

    • DOI

      10.1186/s13287-021-02387-6

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] 肝臓の3次元構造解析に基づく肝臓オルガノイドの構築2022

    • 著者名/発表者名
      谷水 直樹、三高 俊広
    • 学会等名
      第28回肝細胞研究会
  • [学会発表] 胆管接続型肝臓オルガノイドを用いた肝疾患モデルの構築2022

    • 著者名/発表者名
      谷水 直樹
    • 学会等名
      薬物動態談話会
    • 招待講演
  • [学会発表] 胆汁排泄型肝臓オルガノイドを用いた応用研究の展開2022

    • 著者名/発表者名
      谷水 直樹
    • 学会等名
      第21回日本再生医療学会
    • 招待講演
  • [学会発表] 3D analyses of liver tissue structures and reconstitution of the hepatobiliary connection ex vivo2021

    • 著者名/発表者名
      谷水 直樹
    • 学会等名
      FACS SRC
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 肝オルガノイドを用いた肝疾患モデルの構築2021

    • 著者名/発表者名
      谷水 直樹、三高 俊広
    • 学会等名
      第57回 日本肝臓学会
  • [学会発表] 胆汁輸送路を備えた肝臓オルガノイドの開発2021

    • 著者名/発表者名
      谷水 直樹
    • 学会等名
      創薬フォーラム第7回シンポジウム
    • 招待講演
  • [学会発表] 胆汁排泄型肝臓オルガノイドを用いた肝疾患モデル構築2021

    • 著者名/発表者名
      谷水 直樹
    • 学会等名
      CBI学会2021年大会
    • 招待講演
  • [学会発表] Modeling of liver tissue structures ex vivo2021

    • 著者名/発表者名
      谷水 直樹
    • 学会等名
      East Asia Symposium
    • 国際学会

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公開日: 2022-12-28  

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