Establishment of heredital desease models using iPS cells and genome editing

2015 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 15H04286
• Research Institution: University of Miyazaki
• Principal Investigator: 本多 新 宮崎大学, テニュアトラック推進機構, 研究員 (10373367)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 下島 圭子 東京女子医科大学, 医学部, 特任助教 (30578935) ; 山海 直 国立研究開発法人医薬基盤・健康・栄養研究所, 医薬基盤研究所 霊長類医科学研究センター, 主任研究員 (80300937)
• Project Period (FY): 2015-04-01 – 2018-03-31
• Keywords: ES細胞 / iPS細胞 / ゲノム編集

Outline of Annual Research Achievements

非常に順調な進捗状況といえる。本研究計画はカニクイザルやヒトの多能性幹細胞やゲノム編集技術を用いて、多能性幹細胞の分化能を向上させたり、新しい疾患モデル動物を作出したりすることを目指している。現在、カニクイザルのナイーブ変換やゲノム編集に関する多数の誌上発表に至っており、特にナイーブ型多能性幹細胞については想定外の大きな成果にも恵まれている。
具体的には、これまで私たちが構築してきたウサギのナイーブ様変換方法を、さらに改良を加えてカニクイザル多能性幹細胞のナイーブ変換に発展させて、その特徴を詳細に解析した。ナイーブ状態というカテゴリーは様々な証拠を積み上げて確認するが、その中でも特にトランスクリプトーム解析が極めて重要であることを発表した。さらに、完全なナイーブ型への変換とは言えない状態であっても、神経系への分化誘導能力が有意に増加することや、マウスとの異種間キメラ作製が困難であることなども発見した。
ゲノム編集については、マウス個体、野生ネズミ個体、およびヒト培養細胞などでのゲノム編集関連論文に関与し、多数の共著発表に至った。今後もゲノム編集の技術普及に努めながら、私たちの研究（特にウサギ固体を用いた疾患モデル動物作製）も発展させる。
本研究の遂行上、ナイーブ型iPS細胞の樹立は極めて重要な要素であるが、その課程において絶滅危惧種から真のナイーブ型iPS細胞の作製に至り、誌上発表が決定している。
今後もナイーブ型幹細胞を活用した橋渡し研究や絶滅危惧種由来iPS細胞の研究を発展させる。

Current Status of Research Progress

1: Research has progressed more than it was originally planned.

Reason

カニクイザルの多能性幹細胞ナイーブ変換については、予想に反して非常に困難であることが明らかになり誌上発表した。しかしながら、不完全なナイーブ型への変換であるものの、分化誘導能力が有意に亢進することを明らかにしており、本研究計画の遂行上では極めて有益な知見を得るに至った。また、本研究計画においてナイーブ型幹細胞の樹立を目指す課程において、キメラ動物作製に関して予想していなかった大きな成果が得られ、誌上発表が決定している。

Strategy for Future Research Activity

我々が開発したカニクイザルのナイーブ様変換を、ヒトにそのまま適用する戦略が最適とはいえないことが判明した。またナイーブ型への変換についてはトランスクリプトーム状態に注視し、ナイーブ様状態の見極めが重要であることも明らかになった。今後はこれら知見を最大限に活用し、サルおよびヒトでナイーブ型への変換に挑みたい。

Research Products

• [Journal Article] Discrimination of Stem Cell Status after Subjecting Cynomolgus Monkey Pluripotent Stem Cells to Naive Conversion (2017)
  • Author(s): Arata Honda, Yoshihiro Kawano, Haruna Izu, Narantsog Choijookhuu, Kimiko Honsho, Tomonori Nakamura,Yukihiro Yabuta, Takuya Yamamoto, Yasuhiro Takashima, Michiko Hirose, Tadashi Sankai,Yoshitaka Hishikawa, Atsuo Ogura, and Mitinori Saitou
  • Journal Title: Scientific Reports Volume: 7 Pages: 45285
  • DOI: 10.1038/srep45285
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Flexible adaptation of male germ cells from female iPS cells of endangered Tokudaia osimensis (2017)
  • Author(s): Arata Honda, Narantsog Choijookhuu, Haruna Izu, Yoshihiro Kawano, Mizuho Inokuchi, Kimiko Honsho, Ah-Reum Lee, Hiroki Nabekura, Hiroshi Ohta, Tomoyuki Tsukiyama, Yasuhide Ohinata, Asato Kuroiwa, Yoshitaka Hishikawa, Mitinori Saitou, Takamichi Jogahara, and Chihiro Koshimoto
  • Journal Title: Science Advances Volume: in press Pages: in press
  • DOI: in press
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] CRISPR/Cas9-mediated genome editing in wild-derived mice: generation of tamed wild-derived strains by mutation of the a (nonagouti) gene (2017)
  • Author(s): Michiko Hirose, Ayumi Hasegawa, Keiji Mochida, Shogo Matoba, Yuki Hatanaka, Kimiko Inoue, Tatsuhiko Goto, Hideki Kaneda, Ikuko Yamada, Tamio Furuse, Kuniya Abe, Yoshihisa Uenoyama, Hiroko Tsukamura, Shigeharu Wakana, Arata Honda, and Atsuo Ogura
  • Journal Title: Scientific Reports Volume: 7 Pages: 42476
  • DOI: doi:10.1038/srep42476
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Calreticulin mutant mice develop essential thrombocythemia that is ameliorated by the JAK inhibitor ruxolitinib (2016)
  • Author(s): Kotaro Shide, Takuro Kameda, Takumi Yamaji, Masaaki Sekine, Naoki Inada, Ayako Kamiunten, Keiichi Akizuki, Kenichi Nakamura, Akira Kitanaka, Arata Honda, Akira Sawaguchi, Hiroo Abe, Tadashi Miike, Hisayoshi Iwakiri, Yoshihiro Tahara, Mitsue Sueta, Satoru Hasuike, Shojiro Yamamoto, Kenji Nagata, and Kazuya Shimoda
  • Journal Title: Leukemia Volume: 31 Pages: 1136-1144
  • DOI: doi: 10.1038/leu.2016.308.
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Expression of Six Proteins Causes Reprogramming of Porcine Fibroblasts Into Induced Pluripotent Stem Cells with Both Active X Chromosomes (2016)
  • Author(s): Tomokazu Fukuda, Tetsuya Tani, Seiki Haraguchi, Keichiro Donai, Nobuyoshi Nakajima, Hirohide Uenishi, Takahiro Eitsuka, Makoto Miyagawa, Sanghoun Song, Mananu Onuma, Yumi Hoshino, Eimei Sato, and Arata Honda.
  • Journal Title: J. Cell. Biochem. Volume: 118 Pages: 537-553
  • DOI: DOI: 10.1002/jcb.25727
  • Peer Reviewed / Open Access