ヒトiPS細胞由来複合型自己組織化腸管組織を用いた難治性腸炎モデルの確立

2022 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 21H02895
• 研究機関: 東京医科歯科大学
• 研究代表者: 水谷 知裕 東京医科歯科大学, 大学院医歯学総合研究科, 講師 (80632588)
• 研究分担者: 岡本 隆一 東京医科歯科大学, 大学院医歯学総合研究科, 教授 (50451935)
• 研究期間 (年度): 2021-04-01 – 2024-03-31
• キーワード: 腸管スフェロイド / iPS細胞 / 腸管グラフト / 自己組織化

研究実績の概要

炎症性腸疾患は未だ原因不明の難治性疾患であり、その複合的な病態を再現する実験モデルが存在しないことが問題である。本研究は、研究代表者らが独自に見出した「iPS細胞由来自己組織化腸管スフェロイド」を基盤とし、多様な細胞集団を共在させることでより複雑で生理的な「複合型腸管組織」を作出、移植技術と組み合わせることでマウス体内にヒトキメラ腸管組織を構築し、難治性腸炎のin vitro/in vivo実験系を構築することを目的とする。本研究によって、難治性腸炎の病態メカニズムの理解を深め、創薬や治療開発に応用可能な技術の創出が期待されるだけでなく、緻密な複合型組織による疾患モデルという概念は、様々な臓器に適応し得る基盤技術として新規アプローチを開拓するものである。
本年度は、ヒトiPS細胞から誘導した自己組織化腸管スフェロイドを基に作出した複合型腸管スフェロイドを用いて、超免疫不全マウスに対する皮下/腸間膜移植実験を行なった。既報の応用により、ヒトiPS細胞間葉系細胞との共培養や血管内皮細胞の導出を行なった複合多層型腸管スフェロイドを移植することで、ホスト体腔内において複合多層型の腸管組織が形態を保持しながら成熟するか、また腸組織として機能化し得るのかを検討した。その結果、得られた複合多層型腸管組織に対して遺伝子発現解析・組織学的評価を行ない、複合型腸管スフェロイドが、免疫不全マウスへの移植を通じてより成熟した腸組織を構築することが確認できた。

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

本年度樹立された複合型自己組織化腸管スフェロイドを用いて、疾患特異的iPS細胞由来の疾患特異的表現型を有する「疾患モデル腸管スフェロイド」の構築に向けた開発を進める。また、誘導した「疾患モデル腸管スフェロイド」を用いて、in vitroにおける疾患表現型の確認や遺伝子発現解析、薬剤応答性を通じた疾患特異的反応の検討を進める。

今後の研究の推進方策

当初の計画通り、ヒトiPS細胞から誘導した腸上皮細胞、間葉系細胞を浮遊状態で融合させることで自己組織化複合多層型腸管スフェロイドを安定的に作出させることができた。さらに、作出した複合多層型腸管スフェロイドを、超免疫不全マウスに対する腸間膜移植実験を行うことで、成熟した腸組織へと誘導させることを確認できた。多種の分化細胞からなる複合型自己組織化腸管スフェロイドがin vivoでも腸組織として機能する条件が樹立できていることから、おおむね順調に進展している。

研究成果

• [雑誌論文] Suspension culture in a rotating bioreactor for efficient generation of human intestinal organoids (2022)
  • 著者名/発表者名: Takahashi Junichi、Mizutani Tomohiro、Sugihara Hady Yuki、Nagata Sayaka、Kato Shu、Hiraguri Yui、Takeoka Sayaka、Tsuchiya Mao、Kuno Reiko、Kakinuma Sei、Watanabe Mamoru、Okamoto Ryuichi
  • 雑誌名: Cell Reports Methods 巻: 2 ページ: 100337～100337
  • DOI: 10.1016/j.crmeth.2022.100337
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Collagen type I-mediated mechanotransduction controls epithelial cell fate conversion during intestinal inflammation (2022)
  • 著者名/発表者名: Kobayashi Sakurako,Ogasawara Nobuhiko,Watanabe Satoshi,Yoneyama Yosuke,Kirino,Nagata Sayaka,Okamoto-Uchida Yoshimi,Kofuji Satoshi, Shimizu Hiromichi,Ito Go,Mizutani Tomohiro,Yamauchi Shinichi,Kinugasa Yusuke,Kano Yoshihito,Nemoto Yasuhiro,Watanabe Mamoru,Tsuchiya Kiichiro,Nishina Hiroshi,Okamoto Ryuichi,Yui Shiro
  • 雑誌名: Inflammation and Regeneration 巻: 42 ページ: 1-18
  • DOI: 10.1186/s41232-022-00237-3
  • 査読あり
• [雑誌論文] Development and Application of Regenerative Medicine in Inflammatory Bowel Disease (2022)
  • 著者名/発表者名: Okamoto Ryuichi、Mizutani Tomohiro、Shimizu Hiromichi
  • 雑誌名: Digestion 巻: 104 ページ: 24～29
  • DOI: 10.1159/000527423
  • 査読あり
• [学会発表] オルガノイドによる腸組織再生医療のアプローチ (2023)
  • 著者名/発表者名: 水谷知裕, 髙橋純一, 杉原ハディ優樹, 加藤周, 永田紗矢香, 渡辺守, 岡本隆一
  • 学会等名: 第22回日本再生医療学会総会
  • 招待講演
• [学会発表] 炎症性腸疾患に対する再生医療 (2023)
  • 著者名/発表者名: 岡本隆一,水谷知裕, 清水寛路, 永田紗矢香, 平栗優衣, 杉原ハディ優樹, 加藤周, 髙橋純一, 福田将義, 大塚和明
  • 学会等名: 第22回日本再生医療学会総会
  • 招待講演
• [学会発表] A suspension method for efficient induction and maturation of human intestinal organoids using a rotational bioreactor. (2023)
  • 著者名/発表者名: Junichi Takahashi, Tomohiro Mizutani, Ryuichi Okamoto
  • 学会等名: 2023 RIKEN BDR-CuSTOM Joint Organoid Symposium
  • 国際学会