【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】産婦人科学

【研究領域課題番号】24791721 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

卵管 / 幹細胞 / side population / 子宮内膜

【研究成果の概要】

卵管幹細胞の同定に必要なin vivo卵管組織再構成システムの確立に際して、その基盤となる技術開発を不死化内膜間質細胞と不死化内膜腺上皮細胞を用いて行った。まず、これらの細胞株を出発材料として、発光・蛍光蛋白を安定的に発現する細胞株を作成した。さらに、標識細胞が組織再構成の過程のなかで、どのように振る舞うかを検証する細胞追跡システムを開発した。本研究により、不死化卵管上皮細胞株が利用可能になった際、その再構成システムと幹細胞追跡法への応用が可能な基盤知見が得られた。

【研究種目】若手研究(B)

【研究期間】2012-04-01 - 2015-03-31

【配分額】4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円)

【研究分野】産婦人科学

【研究領域課題番号】23249076 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

幹細胞 / 子宮内膜 / 子宮平滑筋 / 子宮内膜症 / 子宮筋腫 / 再生医学 / 脱細胞化 / 子宮 / 疾患モデル

【研究成果の概要】

本研究では、子宮における幹細胞に対して時空間的な介入を行うことで子宮の正常と異常（疾患）の再構成とその技術開発を目指した。まず子宮内膜の再構成系と細胞追跡法による新しいin vivo子宮内膜幹細胞アッセイを開発した。これにより内膜幹細胞の最有力候補とされた内膜side population(SP)細胞が、子宮内膜症の発生においても重要な役割を担う可能性が示された。また子宮平滑筋腫の発生・進展に子宮筋腫SP細胞とWNT/β-Catenin経路が関与することを明らかにした。ラット子宮の脱細胞化・細胞化技術を開発し、子宮の構造と機能をin vitro 及びin vivoで再構成することを可能にした。

【研究種目】基盤研究(A)

【研究期間】2011-04-01 - 2014-03-31

【配分額】50,050千円 (直接経費: 38,500千円、間接経費: 11,550千円)

【研究分野】産婦人科学

【研究領域課題番号】17209053 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

子宮内膜 / 子宮筋 / 幹細胞 / 動物モデル / 再生医学 / 子宮内膜症 / 免疫不全マウス / 再生

【研究成果の概要】

本研究では、子宮内膜、子宮平滑筋といった雌性生殖器官における成体幹細胞システムの基礎的解明とともに、臓器再生と疾患モデル構築の技術開発という応用面に重点を置いて、以下の3点について研究を進めた。以下がその成果の概要である。
A.雌性生殖器官組織における幹細胞の分離・同定および幹細胞特性の解明
Side population(SP)法を用いて、子宮内膜と子宮平滑筋からSP細胞を純化・精製する方法を確立し、それぞれが未分化状態にあることに加えて、自己増殖能や多分化能といった幹細胞様特性を有することを明らかにした。
B.雌性生殖器官幹細胞を用いた臓器構築とその再生医療への応用
ヒト子宮筋より分離したSP細胞は、重度免疫不全マウス子宮においてヒト子宮筋を構築する能力を有することを示した。さらに、同マウスの腎被膜下に少数のヒト内膜分散細胞を移植することにより、ユニークな血管新生を伴い、且つホルモン反応性変化を呈する内膜組織が再構築されることを示した。さらに、その再構築内膜の振る舞いを、蛍光・発光蛋白マーカーを用いて、非侵襲的リアルタイムに観察可能なシステムを構築し、内膜再生モデルとしての有用性を示した。
C.雌性生殖器官幹細胞を用いた疾患モデルの構築
上記のヒト内膜再生モデルマウスは、内膜症モデルマウスとしてのポテンシャルを有しており、内膜症の発症・進展メカニズムの解明や内膜症治療薬の開発において有用な研究ツールになる可能性を示した。
内膜細胞あるいはその幹細胞から胚受容能を有するヒト内膜組織を再構築しin vitro着床システムの確立を目指しているが、その実験ツールとして、ヒト絨毛細胞株スフェロイド(胚に相当)と内膜腺上皮株を用いたin vitro着床モデルを確立した。また、着床に必須の内膜分化を担う分子メカニズムを明らかにし、それを標的にした着床制御に必要な基盤データも得た。

【研究種目】基盤研究(A)

【研究期間】2005 - 2007

【配分額】49,920千円 (直接経費: 38,400千円、間接経費: 11,520千円)

【研究分野】産婦人科学

【研究領域課題番号】14207066 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

子宮内膜 / 子宮平滑筋 / 幹細胞 / 分化 / 再生医学 / 子宮筋 / 免疫不全マウス / DNAマイクロアレイ

【研究成果の概要】

本研究では、雌性生殖器官が有する様々な機能メカニズムを明らかにするために、その成体幹細胞の同定・分離・培養技術の確立を通じて、幹細胞システムの解明と再生医学への応用を目的とした。
1.雌性生殖器官における組織幹細胞の分離・同定および幹細胞特性の解明
a)子宮内膜の組織幹細胞
内膜はその高い再生能力から組織幹細胞の存在が強く示唆される。近年、組織幹細胞をside population細胞として分離する方法が開発された。月経周期を通して内膜にはSP(endometrial SP ; ESP)が存在し、免疫不全マウスへの移植実験では、ESP移植部位に腺管構造を有する内膜様組織が再構築され、加えて内膜組織の各コンポーネントより成る様々な組織も構築された。
b)子宮筋の組織幹細胞
子宮筋は妊娠・分娩時に著明な増大と細胞数の増加を示し、産褥期には急激にアポトーシスを起こす。そこで子宮平滑筋における組織幹細胞の同定と単離を目的として、ESP単離と同様の戦略に基づいて、ヒト正常子宮筋層から子宮筋SP(myometrial SP : MSP)を分離した。MSPは細胞周期上quiescentであり、in vitroで骨・脂肪細胞へ分化するとともに、in vivoでは平滑筋様の組織を構築した。
さらに、GeneChip解析によりESPやMSPの発現遺伝子群のなかにABCG2といった幹細胞マーカーが含まれていた。以上より、ESPやMSPが幹細胞的特性を有し、これらを中心とする幹細胞システムが雌性生殖器官に存在する可能性が示された。
2.内膜分化制御
分子標的という観点からヒストンアセチル化およびチロシンリン酸化経路を修飾する低分子化合物を用いたところ、短期間でかつ効率よく子宮内膜の分化を誘導し得た。内膜幹細胞の分化あるいは他の細胞系譜への細胞転換を行う上での基盤データが得られた。

【研究種目】基盤研究(A)

【研究期間】2002 - 2004

【配分額】41,860千円 (直接経費: 32,200千円、間接経費: 9,660千円)