ヒトES細胞・ヒトｉＰＳ細胞の均質・大量培養に適した培養法の開発

2014 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 25560195
• Research Institution: Kyoto University
• Principal Investigator: 川瀬 栄八郎 京都大学, 再生医科学研究所, 講師 (70402790)
• Project Period (FY): 2013-04-01 – 2015-03-31
• Keywords: ヒト多能性幹細胞 / ヒトES細胞 / ヒトiPS細胞 / 大量培養法

Outline of Annual Research Achievements

ヒトES細胞、ヒトiPS細胞などのヒト多能性幹細胞(以下ヒトES細胞と略する)は体を構成するほぼ全ての細胞腫に分化する能力及び多分化能を保持したまま、培養下で無制限に増殖できる細胞株である。このような細胞の有する特性から、ヒトES細胞を用いた再生医療や創薬スクリーニングへの実現化・実用化が期待されている。本研究課題では、再生医療などに不可欠な均質で正常染色体を有するヒトES細胞の大量調達に関する技術開発を行った。
我々は細胞の不均一性が生じる大きな要因として細胞継代時における操作性の問題点に着目し、その解決策としての単一分散培養の重要性を見つけ、適した培養基質の開発を行った。その結果、我々が従来見いだしたラミニン断片であるLM-E8だけではなく、合成ペプチドであるSynthemaxでも同様な効果があること発見した。これらの培養基質でヒトES細胞を長期間培養しても、細胞は正常染色体を保っており、未分化性の維持、分化能に関しても問題がないことを確認した。
我々は、大量培養には接着培養よりも３次元培養の方が有利であることに着目し、この系でも単一解離細胞からの培養が可能かどうかの検討を行った。可能であることを示した一方で、安定性に問題があることを見いだした。しかしながら、従来報告された同様な方法を用いても、我々の結果とほぼ同じあるいはそれ以下であり、単一解離した状態からの安定的・効率的な三次元拡大培養法については今後さらに検討を進めて行く必要がある。
培地中に含まれるアルブミンの代替機能をもつ化合物の同定に関しては、ヒトES細胞培地の中にはEssential 8, TeSR-E8などのヒトアルブミンを含まない培地が市販されたこと、それらの評価を行い十分な再現性が得たことから、平成26年度のプロジェクトとしては行わなかった。

Research Products

• [Journal Article] Efficient and scalable culture of single dissociated human pluripotent stem cells using recombinant E8 fragments of human laminin isoforms. (2015)
  • Author(s): Miyazaki, T. and Kawase, E
  • Journal Title: Curr. Protoc. Stem Cell Biol. Volume: 32:1C. 18 Pages: 1-8
  • DOI: 0.1002/9780470151808.sc01c18s32.
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Selective elimination of human pluripotent stem cells by a marine natural product derivative. (2014)
  • Author(s): Kuo, T.-F., Mao, D., Hirata, N., Khambu, B., Kimura, Y. Kawase, E., Shimogawa, H., Ojika, M., Nakatsuji, N., Ueda, K., and Uesugi, M.
  • Journal Title: Journal of the American Chemical Society Volume: 136 Pages: 9798-9801
  • DOI: 10.1021/ja501795c.
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Efficient Expansion of Dissociated Human Pluripotent Stem Cells using a Synthetic Substrate (2014)
  • Author(s): Kawase, E.
  • Journal Title: Methods Mol. Biol. Volume: - Pages: -
  • DOI: 10.1007/7651_2014_82
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Presentation] A NEW METHOD FOR THE DETECTION OF RESIDUAL MOUSE FEEDER CELLS CONTAMINATED IN THE PRODUCTS OF HUMAN PLURIPOTENT STEM CELLS. (2014)
  • Author(s): Takahashi, Tsuneo A., Tanaka, Keiji, Okuda, Shinji, Hirai, Masako, Takada, Kei, Kawase, Eihachiro, Suemori, Hirofumi, Nakatsuji, Norio, Kitagawa, Masanari.
  • Organizer: 12th International Society for Stem Cell Research
  • Place of Presentation: Vancouver, Canada
  • Year and Date: 2014-06-18 – 2014-06-21
• [Presentation] HIGH FREQUENCY OF INTRACELLULAR ICE FORMATION DURING SLOW COOLING IN COLONIES OF HUMAN EMBRYONIC STEM CELLS AND INDUCED PLURIPOTENT STEM CELLS: COMPARISON TO DISSOCIATED SINGLE CELLS. (2014)
  • Author(s): Takada, Kei, Hirai, Masako, Hamao, Mari, Kashigi, Fumi, Kawase, Eihachiro, Surmori Hirofumi, Nakatsuji, Norio. Takahashi, Tsuneo.
  • Organizer: 12th International Society for Stem Cell Research
  • Place of Presentation: Vancouver, Canada
  • Year and Date: 2014-06-18 – 2014-06-21
• [Presentation] VALIDATION OF CLINICAL GRADE HUMAN EMBRYONIC STEM CELLS PRODUCED UNDER GMP. (2014)
  • Author(s): Hirai, Masako, Takada, Kei, Hamao, Mari, Kashigi, Fumi, Kawase, Eihachiro, Surmori Hirofumi, Nakatsuji, Norio. Takahashi, Tsuneo.
  • Organizer: 12th International Society for Stem Cell Research
  • Place of Presentation: Vancouver, Canada
  • Year and Date: 2014-06-18 – 2014-06-21
• [Book] “Development of Culture Substrates and Culture Media for Efficient Expansion of Human Pluripotent Stem Cells.” In Lecture Notes on Cell Biology and Materials Sciences” (2014)
  • Author(s): Kawase, E.
  • Total Pages: 9
  • Publisher: University System of Taiwan