【研究領域課題番号】19F19363 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

オルガノイド / バイオマテリアル / 発生 / 自己組織化 / 前駆細胞 / 腎臓 / 幹細胞

【研究成果の概要】

The study of early development during embryogenesis is crucial for advancing fundamental biological and clinical importance. Yet it is limited due to ethical boundaries and the inaccessibility of implanted embryos in utero. Hence, there is a rising demand for developing a synthetic embryonic model called gastruloids by using pluripotent stem cells. The three-dimensional (3D) gastruloids enable the recapitulation of some essential aspects of gastrula-stage embryos including post gastrulation break symmetry and polarized along an anteroposterior axis. However, gastruloid model lacks extraembryonic tissue (EXT) and is imperfect to capture early neural organogenesis. Thus, we aim to improve gastruloid culture
by interfacing human-induced pluripotent stem cells (hiPSCs) with hydrogel-based cryogel. The stiffness of cyrogel can promote cellular response, as softer cryogel (0.5% agarose) showed significant promise to facilitate hiPSCs differentiation on to 3D physiologically relevant organoid model of embryogenesis. These constructs display spatiotemporally confined patterning of neuromesodermal progenitors throughout body axis elongation. We found antagonistic activities of Sox2 and T-bra suggest the specification of neural and mesodermal fates. Collectively, this study may envision that the neuromesodermal patterning define the existence of two distinct routes that contribute to the somites and neural tube.

【研究種目】特別研究員奨励費

【研究期間】2019-11-08 - 2022-03-31

【配分額】2,200千円 (直接経費: 2,200千円)

【研究領域課題番号】19KK0216 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

内科 / 臓器移植 / 幹細胞 / 老化 / 発生 / 糖鎖 / 病理学 / 腎臓移植 / 腎骨髄連関

【研究成果の概要】

本研究では、骨髄老化により引き起こされる腎臓老化・病態メカニズムの解明および高齢ドナー腎臓の若返り手法の模索を目的とした国際研究ネットワークを構築した。具体的には、幹細胞老化・ミトコンドリア機能変化・糖鎖修飾異常・発生に関わる転写因子に着目したマウスモデルによる多臓器間老化メカニズムの解明（プロジェクトA）と、その成果を元、腎臓の老化・若返りを試みる検証システムの構築（プロジェクトB）を遂行した。ヒト腎臓移植ドナー・レシピエント年齢を考慮した老化・若返り検証セットを作成し、老化指標組織発現を検討し老化腎臓の若返りの可能性を確認した。今後米国含む国際ネットワークで展開を図る準備を進める。

【研究の社会的意義】

国際共同研究がアドバンテージを持つ基礎的研究課題を起案、老化に依存する幹細胞老化、ミトコンドリア機能変化、糖鎖変化、転写因子制御等と高齢者腎臓病との関連性の検討を進め、複数のインパクトのある成果を発信した。これらの基盤成果を元に骨髄移植による腎臓若返りモデル検証に研究展開できており、その成果は加齢性腎疾患（内科疾患）の発症・進展メカニズム解明に繋がる可能性が高い。続いてプロジェクトBはコロナ禍の影響から本邦の限られたサンプルでの検証となったが論文投稿に至った。高齢ドナー腎臓の若返り指標の探索、若返り手法の開発等の臨床応用を目指し国際研究展開を目指すことで更なる成果の達成が期待できる。

【研究種目】国際共同研究加速基金(国際共同研究強化(B))

【研究期間】2019-10-07 - 2022-03-31

【配分額】18,330千円 (直接経費: 14,100千円、間接経費: 4,230千円)

【研究分野】小児外科学

【研究領域課題番号】24592700 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

腸管神経 / 発生 / 分化 / 幹細胞 / 再生医療 / 神経堤細胞 / ヒルシュスプルング病 / ヒルシュスプルング病類縁疾患 / hypoganglionosis / 腸管グリア / 神経堤幹細胞 / 網羅的遺伝子解析 / 次世代シーケンサー

【研究成果の概要】

腸管神経の先天的異常により外科的手術を含めた治療が必要な疾患に対して、幹細胞移植治療により腸管神経の再生が可能になることを最終的な目標として研究を行ってきた。再生治療を計画する上で病気の原因を知ることが必要との考えの下、hypogagnlionosisの検体を用いて網羅的遺伝子解析を行い、2つの病因に関連しうる候補遺伝子を同定した。また腸管における神経とグリアの比率を定量的に解析し、hypoganglionosisにおいては神経よりもグリアがより減少していることを示した。病態解明の観点から重要な所見であり、将来的には神経のみならずグリアについても再生を促す必要があると考えている。

【研究種目】基盤研究(C)

【研究期間】2012-04-01 - 2015-03-31

【配分額】5,330千円 (直接経費: 4,100千円、間接経費: 1,230千円)

【研究分野】実験病理学

【研究領域課題番号】22249011 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

発生 / 再生 / 肝炎 / 線維化 / 細胞増殖 / サイトカイン / 細胞分裂 / 細胞肥大 / 細胞周期 / FGF / 幹細胞 / 肝障害 / ニッチ

【研究成果の概要】

肝臓は再生能を備えたユニークな臓器として知られている。本研究では、肝臓の一部を切除した後の肝再生においては、肝細胞が肥大することが重要であることを示し、従来の再生モデルに大幅な修正を加えた。また、炎症を伴う肝障害においては、しばしば門脈域に肝前駆細胞の出現することが知られている。本研究により、肝前駆細胞の出現にはFGF7が必要であること、肝前駆細胞の出現が肝障害からの回復に重要であることを明確にした。

【研究種目】基盤研究(A)

【研究期間】2010 - 2012

【配分額】48,620千円 (直接経費: 37,400千円、間接経費: 11,220千円)

【研究分野】循環器内科学

【研究領域課題番号】12307016 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

幹細胞 / 骨髄 / 心筋細胞 / 再生 / 心不全 / 細胞分化 / 細胞移植 / 再生医学 / 骨髄細胞 / 発生

【研究成果の概要】

本研究では骨髄間質細胞を分化誘導することにより心筋細胞を作製し、心不全治療に応用しうるレベルに至るまでの基礎研究を行った。今回の一連の研究を通して、(1)骨髄中の多分化成体幹細胞を用いることにより心筋細胞が分化誘導できること、(2)この現象はマウスのみでなく、ヒトの骨髄成体幹細胞を用いても再現できること、(3)骨髄由来の心筋細胞は胎児期心室筋の表現型を取ること、(4)分化当初は洞結節型の活動電位を呈するが、分化とともに心室筋型の活動電位を呈すること、(5)交感神経α1受容体を発現し、心肥大作用を伝達すること、(6)交感神経神経β受容体を発現し、陽性変時作用、陽性変力作用を伝えること、(7)副交感神経ムスカリンM2受容体を発現すること、(8)蛍光色素GFPと心筋特異的プロモーターを使用することにより、心筋細胞のみを単離出来ること、(9)単離した再生心筋細胞を心臓内に移植すると、心臓内で長期間生着出来ること、(10)このような幹細胞は心筋梗塞などの心筋の壊死炎症がある状況では拘束部位に移動し、心筋やほかの細胞に分化する能力を持つこと、(11)ある種のサイトカインは骨髄から幹細胞の移動に積極的に働くこと、(12)幹細胞と心筋細胞の共培養は幹細胞の心筋分化を誘導する可能性のあること、(13)心筋分化能のある骨髄成体幹細胞の表面抗原はヒトとマウスで異なること、(14)ヒトの骨髄成体幹細胞はin vitroで長期間培養するとテロメアの長さの関係で細胞増殖できなくなるが、いくつかの遺伝子導入を行うことにより、細胞増殖できるようになることなどが明らかとなった。このことは骨髄成体幹細胞から分化誘導した心筋細胞は生体内の心筋とほぼ同等の性質を持ち、心筋細胞移植が一歩現実に近づいたことを意味するものである。

【研究種目】基盤研究(A)

【研究期間】2000 - 2002

【配分額】43,500千円 (直接経費: 37,200千円、間接経費: 6,300千円)

【研究分野】広領域

【研究領域課題番号】07409001 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

サイトカン / サイトカン受容体 / シグナル伝達 / 造血 / アポトーシス / 分化 / RAS / STAT / サイトカイン / サイトカイン受容体 / 血管内皮 / 発生 / 誘導遺伝子 / 細胞分化 / 造血因子 / JAK / Ras / 幹細胞 / 造血細胞 / 増殖 / 細胞死 / キナーゼ / 細胞増殖

【研究成果の概要】

IL-3/GM-CSF/IL-5受容体の変異体を使ったシグナルの解析からRASとSTAT5という二つの主要なシグナル伝達経路が明らかになってきたので、これらの活性化とサイトカイン機能との関連を中心に研究を展開した。造血細胞はその増殖だけでなく、生存にもサイトカインによる刺激を必要としており、RASの活性化は造血細胞においては細胞死の抑制に重要であることを明らかにした。さらに、RASはRAF/MAPキナーゼ経路とPI3キナーゼ経路の両方を使って細胞死を抑制していること、またサイトカイン除去による細胞死にもcaspaseが関与することなどを明かにした。一方、多くのサイトカインはSTAT5を活性化するが、その生理的意義を明らかにするために、STAT5誘導性遺伝子の分離を行い、SH2ドメインをもつ新規シグナル分子CIS,IL-6ファミリーのサイトカインOncostatin M(OSM)などを同定した。CISはサイトカインのシグナルをnegativeに制御する分子であることを示した。優勢抑制型のSTAT5変異体を用いた実験から、STAT5が造血細胞の細胞あるいは赤芽球分化に重要な機能をもつことを明らかにした。さらに、STAT5とRASによるシグナル経路がクロストークすることも示した。STAT5誘導遺伝子として同定されたOSMの機能の検索を行い、胎生期での血球発生過程や生殖細胞などに作用があることを示した。また、遺伝子クローニングによりOSM受容体の分子構造も明らかにした。

【研究種目】基盤研究(A)

【研究期間】1995 - 1998

【配分額】36,500千円 (直接経費: 36,500千円)