【研究分野】脳神経外科学

【研究領域課題番号】16K20026 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

glioma / HSVtk / iPS / bystander effect / suicide gene therapy / 悪性神経膠腫 / 遺伝子細胞療法 / iPS細胞 / 自殺遺伝子 / 幹細胞

【研究成果の概要】

悪性神経膠腫は最も難治性の悪性腫瘍であり、現在の標準治療である脱落症状を呈さない範囲での最大切除、temozolomideによる化学療法、放射線治療による集学的治療では不十分で予後は未だ約15ヶ月に過ぎない。周辺脳への強い浸潤性があり、抗癌剤・放射線治療にも抵抗性示す。根治の為には腫瘍辺縁脳に浸潤する腫瘍細胞の根絶が重要であり、効果的な新規治療法の開発は急務である。我々はinduced pluripotent stem cell(iPS細胞)から分化誘導したNeural stem cell (NSC)と自殺遺伝子治療（herpes simplex virus thymidine kinase(HSVtk) / Ganciclovir (GCV)）を組み合わせた悪性神経膠腫に対する遺伝子細胞療法の開発をした。NSCは腫瘍細胞に高い遊走能を持つことが知られており、浸潤性の強い悪性神経膠腫に対して、魅力的な治療用細胞と言える。
ヒトiPS細胞由来のNSCにLentivirusを用いてHSVtkを導入し、ヒト脳腫瘍モデルマウスに移植すると、GCV投与により明瞭な殺腫瘍効果(bystander effect)を認め、著名に生存期間を延長させることに成功した。また、遺伝子細胞療法を行うにあたり、移植したNSCの生体内での生存の有無を検証する必要があり、治療終了後の脳組織内で、移植したNSCの残存がないことも確認し、本治療法の安全性も示した。
我々が考案した遺伝子細胞療法は、移植したiPS由来NSCも死滅するため、安全性が高い治療法であり、幹細胞を用いた再生医療に直接応用でき汎用性・将来性が高く将来iPS細胞を用いた遺伝子治療のプラットフォームになりうる研究である。

【研究種目】若手研究(B)

【研究期間】2016-04-01 - 2017-03-31

【配分額】3,770千円 (直接経費: 2,900千円、間接経費: 870千円)

【研究分野】産婦人科学

【研究領域課題番号】16H05474 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

子宮内膜 / 脱細胞化 / 再細胞化 / CRISPR/CAS9 / ゲノム編集 / 再生医療 / 生殖医療 / 光遺伝学 / 子宮再生 / iPS細胞 / 生殖医学 / 細胞治療 / ティッシュエンジニアリング / CRSPR/CAS9 / 幹細胞 / 遺伝子制御

【研究成果の概要】

齧歯類における脱細胞化子宮内膜組織（DES）を用いた内膜再生技術と光応答性CRISPR/CAS9（光CAS9）による遺伝子編集システムの開発を行った。内膜菲薄化・欠損モデルにおいて、DES移植により腺管構造を有する内膜の再構築が可能であった。その際、正しく再構築されるためには、用いるDESの構造極性が重要であった。一方、光CAS9の遺伝子編集を通じて、in vitroでの遺伝子の発現を抑制・増強できること、さらにin vivo子宮においてもその遺伝子編集により生殖能を任意に制御することが可能であった。両技術の融合による子宮内膜の再生を目指した新しい治療法・研究ツールの基盤知見・技術が得られた。

【研究の社会的意義】

DESと再細胞化技術による子宮内膜組織の再生は、アッシャーマン症候などの内膜菲薄化・欠損患者に対して有用な治療になり得る。一方、反復着床不全による不妊症や不育症の原因となる内膜の機能不全は、光CAS9という時空間的制御可能なゲノム編集システムを用いて遺伝的アプローチからその異常を是正することにより、改善・解決が可能である。本研究の成果は、新しい内膜機能・構造の再生・再建医療の開発につながる点で社会的意義が大きい。さらに、これらの技術を単独あるいは融合させることにより、子宮内膜の機能と構造を担う分子細胞生物学的メカニズムを明らかにする研究手法ツールになり得る点で、学術的意義も高い。

【研究種目】基盤研究(B)

【研究期間】2016-04-01 - 2019-03-31

【配分額】17,290千円 (直接経費: 13,300千円、間接経費: 3,990千円)

【研究分野】医療社会学

【研究領域課題番号】26253032 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

幹細胞 / iPS細胞 / 再生医療 / 生命倫理学 / 質問紙調査 / 生命倫理 / 調査 / 自由診療 / 再生医療等安全性確保法 / 研究倫理学 / 研究倫理

【研究成果の概要】

（1）再生医療等安全性確保法の課題抽出：国内で細胞治療を提供する自由診療クリニックのWebサイトを分析、74クリニック247治療を同定し、国際ガイドラインから逸脱した治療や、広告規制の点で不適切なHPが多数存在すること等が分かった。（2）iPS細胞技術の倫理的課題に関する意識調査：一般市民520名とiPS細胞研究者105名に質問紙調査を行い、6割の一般市民と8割の研究者がヒト－ブタキメラ動物の作製を許容すると答えたこと等が分かった。（3）幹細胞研究の倫理支援体制に関する調査：米国3大学で倫理審査に関わる事務職員と生命倫理学の研究者に聞き取りを行った限り、両者の業務棲み分けは比較的明確であった。

【研究種目】基盤研究(A)

【研究期間】2014-04-01 - 2017-03-31

【配分額】40,300千円 (直接経費: 31,000千円、間接経費: 9,300千円)

【研究分野】実験病理学

【研究領域課題番号】24390097 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

生殖細胞 / 多能性 / 幹細胞 / 分化誘導 / ES細胞 / EG細胞 / iPS細胞 / シグナル / 相互転換

【研究成果の概要】

生殖細胞は次世代を作ることができる唯一の細胞系列である。生殖細胞は、培養条件下でES細胞と同等の分化多能性幹細胞へ初期化されることから、潜在的に多能性を持つ細胞である。本研究では、試験管内でES細胞から生殖細胞を作る研究と、生殖細胞を多能性幹細胞へ初期化させる研究を行った。まず、生体内では、生殖細胞は中胚葉細胞とともに分化することに着目し、ES細胞の中胚葉分化誘導系を用いて、試験管内で胎仔期の生殖細胞に似た細胞を作ることに成功した。次に、生殖細胞の初期化機構を、シグナル伝達や小分子化合物を用いて解析し、体細胞からiPS細胞への初期化と共通の機構があることを明らかにした。

【研究種目】基盤研究(B)

【研究期間】2012-04-01 - 2015-03-31

【配分額】18,720千円 (直接経費: 14,400千円、間接経費: 4,320千円)

【研究分野】応用健康科学

【研究領域課題番号】23650430 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

胚性幹細胞 / iPS細胞 / ES細胞 / メカノトランスダクション / 未分化性 / 物理刺激 / 力学刺激 / メカニカルストレス / シグナル伝達 / ストレッチ / Nanog / 幹細胞

【研究成果の概要】

物理的刺激が様々な細胞の増殖や分化に影響を与える事が知られているが，幹細胞に対する影響についてはほとんど分かっていない，そこで本研究では，物理的刺激が胚性幹細胞の未分化性に影響を与えるか検討した．
フィーダー細胞フリーで維持培養可能なマウスES細胞を底面がシリコーンの培養プレートに培養し，LIF（Leukemia Inhibitory Factor）非存在下で10%，0.16Hzの引張り応力を負荷しながらの培養条件が幹細胞の未分化マーカーであるNanogの発現を維持させた．一方，物理的刺激によってPI3K-Aktシグナルの活性化が見られ，これがNanog発現と関連すると考えられた．

【研究種目】挑戦的萌芽研究

【研究期間】2011 - 2013

【配分額】3,640千円 (直接経費: 2,800千円、間接経費: 840千円)

【研究分野】整形外科学

【研究領域課題番号】23659704 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

骨 / 軟骨代謝学 / 軟骨細胞 / インジケーター / iPS細胞 / 幹細胞 / 再生医療

【研究成果の概要】

Col2a1,Prx1などのプロモーターを用いた蛍光レポーターiPS細胞を樹立し、レチノイン酸やBMPなどを用いた分化誘導法にて蛍光発色し、かつ軟骨マーカーを高発現することを確認した。この細胞を用いて様々な誘導因子の検討を行い、BMPのほか、インスリン、TGF-beta、Notchシグナル阻害剤、Wntシグナル阻害剤でも強力に蛍光発色することを見出した。現在はそれらの最適な組み合わせについて検討している。

【研究種目】挑戦的萌芽研究

【研究期間】2011 - 2012

【配分額】3,640千円 (直接経費: 2,800千円、間接経費: 840千円)

【研究分野】整形外科学

【研究領域課題番号】22390291 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

ES cell / iPS cell / stem cell / 軟骨再生 / Scaffold / 軟骨分化 / 骨分化 / Stem cell / scaffold / 幹細胞 / 組織工学 / 骨再生 / スキャフォールド

【研究成果の概要】

今までに確立したヒト滑膜間葉系幹細胞（MSC）由来三次元人工組織（Tissue Engineered Construct, TEC）を作製する技術を用いて、ウサギ胚性幹細胞由来MSCでTEC（ES-TEC）を作成した。ES-TECは軟骨分化誘導後に滑膜MSC-TEC(Sy-TEC)と比べ軟骨関連遺伝子の発現が有意に高値であった。ウサギ膝関節骨軟骨欠損へのTEC/β-TCP複合体移植を行いに修復組織を検討したところES-TECでSy-TECに比しては硝子軟骨様組織による修復が促進されており、臨床応用が期待できる。またiPS細胞を用いて短期間でTECを作成する技術も開発した。

【研究種目】基盤研究(B)

【研究期間】2010-04-01 - 2014-03-31

【配分額】18,200千円 (直接経費: 14,000千円、間接経費: 4,200千円)

【研究分野】神経化学・神経薬理学

【研究領域課題番号】21700423 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

緑内障 / 網膜神経節細胞 / 幹細胞 / iPS細胞 / 幹細胞生物学 / 再生 / 修復

【研究成果の概要】

緑内障の再生医療を念頭に、iPS細胞から網膜神経節細胞および成体における網膜幹細胞であるミューラー細胞を分化誘導する方法の確立、網膜内のミューラー細胞の同定法の探索を行った。まずiPS細胞からの分化誘導を行うために、網膜前駆細胞マーカーであるRx遺伝子座に赤色蛍光タンパク質DsRedが発現する組換えBACを作成しipS細胞に安定導入した。また、ミューサー細胞を同定するためにマーカーを探索し、エピプラキンが該当することを見いだした。

【研究種目】若手研究(B)

【研究期間】2009 - 2010

【配分額】4,420千円 (直接経費: 3,400千円、間接経費: 1,020千円)

【研究分野】外科学一般

【研究領域課題番号】21249071 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

幹細胞 / iPS 細胞 / 糖尿病 / 膵島移植 / 三次元培養 / iPS細胞

【研究成果の概要】

本研究では、膵B細胞による膵島組織の創出を目指し、模擬微小重力発生装置を応用した回転培地装置を用いて MIN6 細胞株から膵B細胞スフェロイドの大量創出技術を確立した。条件検討により任意のサイズの膵B細胞スフェロイドを多数創出可能な条件を見出した。得られた膵B細胞スフェロイドは 2 次元培養群と比較し、高いグルコース応答能、インスリン発現を示した。さらに、糖尿病モデルマウスへ移植した結果、持続的な血糖値下降効果が認められた。以上、本研究により、膵島移植に応用することの可能な血管化されたヒト膵島の創出に向けた細胞操作の基盤技術を開発した。

【研究種目】基盤研究(A)

【研究期間】2009 - 2012

【配分額】46,670千円 (直接経費: 35,900千円、間接経費: 10,770千円)

【研究分野】応用ゲノム科学

【研究領域課題番号】20241047 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

ゲノム / ノンコードRNA / レトロトランスポゾン / iPS / 幹細胞 / 再プログラム / 転写 / RNA発現 / プロモーター / ノンーコードRNA / エピゲノム / ナノCAGE / 非コードRNA / バルプロ酸 / トリコスタチンA / ヒストン脱アセチル化酵素 / トランスクリプトーム / 可塑性 / Deep-RACE

【研究成果の概要】

我々は、マウス大脳皮質の興奮性グルタミン酸作動性錐体(Py)神経細胞と抑制性GABA作動性Parvalbumin(Pv)神経細胞で発現している転写産物を、次世代シークエンサーであるイルミナ社ゲノムアナライザーを用いて、網羅的に解析した。この際、脳の可塑性を再活性化することがわかっている(未発表)、バルプロ酸(VPA)とtricostatin A(TSA)による処理も合わせて行い、トランスクリプトームの変化を調べた。今年度行った、神経細胞調製とRNA抽出についてのプロトコール改変(投稿準備中)と96穴プレートを用いた並列nanoCAGEプロトコルの標準化(Salimullah et al. 2011;doi:10.1101/pdb.prot5559)のおかげで、現在までに、Py神経からは195,459,905個の、Pv神経からは275,065,042個のシークエンスタグを得ることができた。ここから、それぞれの神経細胞で発現する、900万ヶ所以上(Py)と2600万ヶ所以上(Pv)の転写開始点を同定した。これらのデータは、これまでに単離されたいかなる神経細胞においても実現され得なかった、最も網羅的なトランスクリプトームデータを提供する。このデータを使って、Py神経細胞における可塑性の再活性化に伴って発現量の変化する遺伝子の予備的な候補を絞り込み、そのオントロジー解析の結果と合わせて2010年度日本分子生物学会年会にて発表した(Noro et al.poster#:2P-1186)。今後は、今年度投稿、受理されたCAGEscan技術(Plessy et al. Nature Method, 2010;7(7):528-34)を用いて、シークエンスタグの3'側も読み、転写開始点や発現量だけではなく、転写産物の構造をも明らかにできると考えている。すでに、両側読みされたシークエンスタグは、Py神経から60,270,789個、Pv神経から53,439,327個得られており、これらの網羅的データから、可塑性の再活性化に伴って変化するRNAプロセシングの全容を解明していきたい。尚、今年度は、国内6件、海外5件の口頭・ポスター発表により、本研究の成果が所外に公開された。

【研究種目】基盤研究(A)

【研究期間】2008 - 2011

【配分額】49,400千円 (直接経費: 38,000千円、間接経費: 11,400千円)