2020 Fiscal Year Annual Research Report
Creation of pharmacokinetics and toxicity prediction model system using human iPS cell-derived small intestinal cells and tissues
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19H03391
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| Research Institution | Nagoya City University |
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Principal Investigator |
松永 民秀 名古屋市立大学, 医薬学総合研究院(薬学), 教授 (40209581)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
岩尾 岳洋 名古屋市立大学, 医薬学総合研究院(薬学), 准教授 (50581740)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | ヒトiPS細胞 / 小腸上皮細胞 / 小腸オルガノイド / 腸管デバイス / 小腸モデル |
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| Outline of Annual Research Achievements |
ヒトiPS細胞由来腸管幹細胞の維持培養法の検討において、腸上皮の再生促進に寄与する低分子化合物について検討を行った。その結果、化合物を添加しても、ヒトiPS細胞由来小腸幹細胞の維持培養が可能であることが明らかとなった。また、4回継代（P4）までの小腸幹細胞は小腸上皮細胞へ分化誘導することが可能であり、腸バリア機能やCYP3A4代謝活性を有することが明らかとなった。さらに、低分子化合物を添加して腸管幹細胞を維持培養することで、分化誘導により得られる腸管上皮細胞の機能の低下が抑制される、あるいは機能が向上する可能性が示唆された。しかし、継代と共に腸管上皮細胞分化後のCYP3A4やCYP2C9の発現が低下したことから、より優れた状態での幹細胞の維持には低分子化合物の添加期間等の検討の余地があることが示唆された。腸管オルガノイドの作製の浮遊培養に関して高分子ポリマー（ジェランガム誘導体FP001もしくはFP003、結晶セルロース、キチン、ナノセルロース）を用いて検討した。その結果、ジェランガム誘導体FP001もしくはFP003を浮遊基材として用いることで腸管オルガノイドの浮遊培養に成功した。また、腸管オルガノイドを酵素処理によりシングルセル化した後に平面培養系へ移行し、特殊な培養条件で培養することにより、陰窩－絨毛様の構造を有することが示唆された。腸管オルガノイドの作製の浮遊培養に関して高分子ポリマー（ジェランガム誘導体FP001もしくはFP003、結晶セルロース、キチン、ナノセルロース）を用いて検討した。その結果、FP001もしくはFP003を浮遊基材として用いることで腸管オルガノイドの浮遊培養に成功した。また、腸管オルガノイドを酵素処理によりシングルセル化した後に平面培養系へ移行し、特殊な培養条件で培養することにより、陰窩－絨毛様の構造を有することが示唆された。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
2020年度はコロナ感染拡大に伴い、腸管上皮細胞の評価に用いるセルカルチャーインサートや分化誘導因子や培地などの試薬類の入荷に遅延や一時完全にストップしたため、予定の研究ができなかった。その結果、2020年度に予定していた研究が大幅に遅れた。しかし、2021年度に入り少しづつ入荷ができるようになった結果、2021年度末までにはほぼ目的を達しており、概ね順調に進展していると言える。
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| Strategy for Future Research Activity |
2020年度に行うことができなかった腸管オルガノイド作製の検討、腸管オルガノイドの特性・細胞機能評価、腸管幹細胞への分化誘導と維持細胞法の改良、腸管オルガノイドの二次元展開の検討、腸管オルガノイドの二次元展開の機能と応用、灌流デバイス開発と培養法の開発を行う予定である。また、二次元展開したヒトiPS細胞由来二次元腸管オルガノイドの組織の構造を明らかにし、蛍光免疫染色を行う。さらに、機能解析としてCYP3A4のプローブ薬物を培地に添加し、代謝活性を測定する。CYP3A4の寄与と薬物相互作用の評価が可能かを明らかにするために、阻害剤の効果について検討を行う。ヒトiPS細胞由来小腸上皮細胞をセルカルチャーインサートに播種し、マクロファージとの共培養時における炎症性サイトカイン類の腸管上皮に及ぼす影響について評価できるか検討を行う。また、小腸チップについてはプロトタイプにおいて、Caco-2細胞等を用いて細胞を播種する。さらに維持培養が可能かについて明らかにするために、細胞外マトリックス、培地、灌流速度など様々な条件について検討を行う。
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