2012 Fiscal Year Annual Research Report
細胞活性化型キメラマトリックスの設計によるＥＳ／ｉＰＳ細胞の機能と分化過程の制御
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23220014
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| Research Institution | Tokyo Institute of Technology |
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Principal Investigator |
赤池 敏宏 東京工業大学, 生命理工学研究科, 特任教授 (30101207)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
伊勢 裕彦 東京工業大学, 生命理工学研究科, 特任講師 (10324253)
原田 伊知郎 東京工業大学, 生命理工学研究科, 特任講師 (00361759)
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| Project Period (FY) |
2011-05-31 – 2015-03-31
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| Keywords | ES/iPS / 再生医療 / パターニング培養 / 神経分化 / E-カドヘリン / N-カドヘリン |
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| Research Abstract |
平成24年度の成果は、N-カドヘリン固定型キメラ分子N-cad-Fcを用いた効率的な神経細胞分化及びインスリン様増殖因子結合タンパク質固定型キメラ分子(GVGVP67-IGFBP4)を用いた心筋細胞分化誘導である。マウスES細胞において、SFEB法によって神経細胞に分化を誘導したものをN-cad-Fcコート培養皿上に播種した場合、神経細胞からの神経突起の出現が著しく上昇することが見出された。神経細胞にN-カドヘリンが発現しており、培養皿上に固定化されたN-cad-Fcに対する相互作用が上昇することで、神経突起の伸張を促していることが考えられた。今までには、SFEB法では、ES/iPS細胞からの神経細胞分化は9割以上の効率で誘導できることが報告されている。本研究では、分化された神経細胞に対してN-カドヘリンを相互作用させることで神経突起の伸張を促進できることから、機能的な神経細胞分化を実現できる可能性がある。このことから、本研究で開発されたN-cad-Fcコート培養皿は、薬物の神経毒性などを評価する薬物動態試験用の機能的な神経細胞を効率的に生み出すことが期待できることから、学術的なインパクトが高いと評価できる。心筋細胞分化誘導では，生体の心筋発生に関与すると言われているIGFBP4に着目し，この分子を用いたES/iPS細胞の効率的な分化誘導に取り組んだ。IGFBP4は，胎生期においてwntシグナルを阻害することで心発生に関与することが報告されている．そこで，IGFBP4に培養皿固定型のためのポリペプチド(Gly-Val-Gly-Val-Pro)67を融合させた(GVGVP)67-IGFBP4を作製した．この(GVGVP)67-IGFBP4を固定化した培養皿によって心筋分化誘導を検討したところ，ES/iPS細胞の心筋分化誘導を効率的に促進できることが明らかになった．
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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
本研究では、今のところ順調に研究は進展している。神経分化を機能的に促進する培養皿固定型キメラ分子と心筋分化を効率的に促進する培養皿固定型キメラ分子の開発に成功している。現在も様々な組織へ分化誘導を促進するキメラ分子の作製に取り組んでおり、これらの分子を用いた分化誘導の実現を検討していく予定である。具体的には，アクチビンとBasicFGF,IGFなどの増殖因子を培養皿に固定化可能なキメラ分子の作製に取り組んでいく。またこれらのキメラ分子を固定化するパターニング基材の開発も順調に進んでおり、このパターニング基材上にキメラ分子を固定化することで、様々な組織への分化誘導を実現できる細胞まな板の開発が可能になるであろう。ヒトiPS細胞の分化誘導に関しては、臓器別にその組織の分化に特化したヒトiPS細胞を用意する必要があり、多くのヒトiPS細胞株を検討して分化誘導手段を検証していく必要がある。この点については、当初の期待に基づく予定と異なるものであるが、培養皿固定型キメラ分子の種類を増やすことで、この多様性に対応できることから十分な成果を上げるべく最大限の努力をする所存である。
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| Strategy for Future Research Activity |
平成25年度は、作製した“細胞用まな板-Cell cooking plate”の基本設計概念の基で培養皿キメラ分子上でのヒトiPS細胞の未分化維持培養と分化誘導が確実なものになるように検討していく。
研究を遂行する上で生じた問題点とその解決方法で前述したように、近年、ヒトiPS細胞は、その由来や樹立条件によって分化誘導が異なってくることが明らかになってきた。そこで、本研究では、マウスES細胞の様に一種類の細胞株から様々な組織への分化誘導を検討するのではなく、様々なヒトiPS細胞株をできるだけ多く検討することで、それぞれの組織への分化誘導に最適な株と分化条件を明らかにしていく。これらの結果を踏まえ、ヒトiPS細胞の多様性に対応できる分化誘導法を見出し、様々な培養皿固定型キメラ分子の組み合わせによって安定な標準化された分化誘導を実現する“細胞用まな板-Cell cooking plate”の開発を目指す。様々な固定型キメラ分子の作製は，本年度はアクチビンやbasicFGF，IGF等のキメラ分子化の作製を目指し，様々な組織への分化を検討する．そして、さらにこれらの培養皿固定型キメラ分子を培養基材上に機能的にパターニングして固定化することのできるパターニング培養基材の開発を進めていく。
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Research Products
(27 results)
