【研究領域課題番号】18K18358 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

再生医学 / 細胞・組織 / 発生・分化 / 組織工学

【研究成果の概要】

筋肉や腱を含む運動器の健康維持は、超高齢化社会の到来した我が国においてますます重要になっている。そこで、本研究では腱細胞を有する３次元骨格筋組織モデルの構築を目的とした。ヒト腱細胞とヒト筋細胞の共培養条件を検討した結果、両端に腱細胞を配置したひも状３次元筋組織において、筋細胞の自発的な筋収縮を達成した。また、共培養時の細胞の相互作用を明らかにした。本研究は、将来的に筋肉と腱の相互作用を調べるモデルの構築につながると期待される。

【研究の社会的意義】

薬剤の開発や疾患の治療法確立のためには、生体を模倣したヒト組織モデルが必要である。特に、運動器の健康増進に貢献するモデルは、超高齢化社会を迎えた我が国において価値が高いと考える。近年、３次元組織培養技術の発達により、生体に近い組織を体外で構築することが可能になっているが、機能的なヒト腱-筋モデルは未だ存在していない。本研究では、腱-筋モデル構築の端緒となる腱細胞と筋細胞の３次元的共培養に着手している点に学術・社会的意義が認められる。

【研究種目】若手研究

【研究期間】2018-04-01 - 2020-03-31

【配分額】4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)

【研究分野】ナノマイクロシステム

【研究領域課題番号】16H06329 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

細胞ファイバ技術 / マイクロデバイス / MEMS / 組織工学 / 三次元組織 / 臓器チップ / 移植 / マイクロ・ナノデバイス / ナノバイオ / 移植・再生医療 / 再生医学 / 細胞・組織 / バイオセンサ / バイオロボティクス / 再生医工学 / ナノマイクロバイオシステム / 細胞・組織工学材料 / ナノマイクロシステム

【研究成果の概要】

基礎的成果としては、細胞ファイバの形状制御やプリンティングへの応用など、これまでの製造方法を拡張した。また、種々の細胞によって経験的に作製していた条件を一般化し、培養環境によるデータベース化した。応用展開としては、筋ファイバがアクチュエータとして利用可能であることを示し、バイオロボティクスなど新たな展開を開拓した。また、レンコン状のファイバによって、1年後も癒着なく取り出せる移植片として応用できることを示すなど、細胞ファイバを用いた新たな工学の基盤となる成果を上げた。

【研究種目】基盤研究(S)

【研究期間】2016-05-31 - 2021-03-31

【配分額】188,370千円 (直接経費: 144,900千円、間接経費: 43,470千円)

【研究分野】設計工学・機械機能要素・トライボロジー

【研究領域課題番号】16H04259 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

細胞培養 / 自動培養 / 超音波 / 細胞組織生成 / 超音波振動 / 細胞パターニング / 細胞塊 / 細胞シート / 細胞・組織 / 再生医学 / 細胞培養器 / 共振 / 再生医療

【研究成果の概要】

再生医療などの細胞療法において細胞培養技術は重要な基盤技術である．本研究では，超音波技術を用いて自動細胞培養システムの基盤技術を確立することを目的とした．
はじめに，培養ディッシュに対して超音波振動を付与することによって底面に接着した細胞をタンパク質分解酵素を用いることなく剥離できることを明らかにした．つぎに，超音波ポンピングを応用して，振動する培養面の上方からガラス管を近接させることによって培養ディッシュ内の細胞懸濁液を回収する手法を確立した．さらに，培養ディッシュに対して，適切な振幅分布を持つ超音波を付与することによって，細胞をパターニングする技術を確立した．

【研究の社会的意義】

再生医療をはじめとして，培養細胞を用いた治療法が国内外で注目を集めている．我が国では世界に先駆けてiPS細胞を用いた臨床試験が実施されるなど，新たな医療産業としての期待も高い．本研究はこれらの治療において重要な役割を果たす細胞培養の自動化に関するものである．細胞の培養，剥離，回収といった一連の操作を全て超音波アクチュエーション技術で達成したことにより，従来，その多くを手作業に頼っていた細胞培養過程の自動化の基盤技術が確立され，医療・研究機関の規模の大小に関わらず細胞培養が容易となったことで臨床試験後の再生医療の普及に貢献する意義は大きい．

【研究種目】基盤研究(B)

【研究期間】2016-04-01 - 2019-03-31

【配分額】17,420千円 (直接経費: 13,400千円、間接経費: 4,020千円)

【研究分野】小児外科学

【研究領域課題番号】16H02682 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

幹細胞 / 再生医療 / 腸管蠕動不全 / 移植・再生医療 / 再生医学 / 細胞・組織 / 歯学 / 小児外科学 / 再生医療学 / 乳歯幹細胞学 / 細胞移植 / 組織工学 / 指定難病 / ヒルシュスプルング病 / ヒルシュスプルング病類縁疾患 / 乳歯幹細胞

【研究成果の概要】

上記疾患群の中で予後不良である腸管神経節細胞僅少症(HYPO)に、第一にfocusをした。HYPOは腸管神経節細胞は存在するがその数が極めて少ない特徴を有す。同じく腸管神経細胞の減少を認めるマウス(JF1)を用いて、健常児由来の乳歯幹細胞(SHED)を投与した。結果、体重増加を得、その有効性を証明した。次に、HYPO患者由来のSHED(HYPO-SHED)の解析を行った。SHEDは間葉系幹細胞(mesenchymal stem cell, MSC)であるが、HYPO-SHEDは、MSCに矛盾しない表現型を有していること、ならびに増殖能や造腫瘍性に関する解析を行った。

【研究の社会的意義】

SHEDはiPS細胞と比較し遺伝子導入が不要、作成効率が概ね100%、高い自己再生能、HLAの発現が低く拒絶を受けない点で優れ、さらに低侵襲かつ容易に採取可能である。また、歯髄の状態で凍結保存が可能であるため乳歯幹細胞のバンクをつくることができる。本基盤研究にて、健常児由来SHEDにおけるhypoに対する治療メカニズム・治療効果を詳細に解明した上で、hypo-SHEDの細胞の特性の解析に移行し、自家細胞移植の可能性を模索し、バンク化も目指す乳歯保存の基盤づくりを行った。このように実臨床における治療を視野に自家他家移植いずれも実現することを目標とできた本研究は大きな学術的、社会的意義を有する。

【研究種目】基盤研究(A)

【研究期間】2016-04-01 - 2020-03-31

【配分額】47,450千円 (直接経費: 36,500千円、間接経費: 10,950千円)

【研究分野】外科学一般

【研究領域課題番号】16H05405 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

オルガノイド / 移植 / 門脈 / 他臓器移行 / 門脈内移植 / 3次元培養 / ヒトiPS細胞 / 中型動物 / 体内動態 / スフェロイド / 再生医学 / 移植・再生医療 / 細胞・組織 / 動物 / 発生・分化 / ブタ / iPS細胞

【研究成果の概要】

肝臓領域を中心としたオルガノイド研究が盛んに行われており、移植による新規治療法開発が期待されている。これまで肝細胞を経門脈的に移植する臨床試験が世界各国で報告されているが、オルガノイドを経門脈的に移植した報告は見られない。そこで今回ブタを用いて経門脈的に胎仔肝細胞由来肝オルガノイドおよびヒトiPS細胞由来肝オルガノイドの移植を行い、安全性検討を行った。移植による門脈圧上昇は一過性で全頭安全に移植を施行できた。肺、脳等の他臓器には組織移行は見られなかった。肝オルガノイドの経門脈移植は安全に施行可能であり、今後臨床試験を目指した開発を行っていく。

【研究の社会的意義】

肝オルガノイドの経門脈移植の安全性を確立することはiPS 細胞治療のみならず、今後の幹細胞を用いた再生医療にとって必要な基礎的データとなる。幹細胞移植による他臓器への細胞の迷入は大きな課題であり、肝芽移植によって迷入がなくなることが本研究で実証でき、再生医療の安全性の確保に繋がると考えられる。本研究成果は肝臓のみならず、他の臓器への経血管的なオルガノイド移植の安全性を示唆すると考えられる。

【研究種目】基盤研究(B)

【研究期間】2016-04-01 - 2019-03-31

【配分額】17,680千円 (直接経費: 13,600千円、間接経費: 4,080千円)

【研究分野】血液内科学

【研究領域課題番号】26461410 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

血小板 / 巨核球 / 脂肪幹細胞 / 再生医学 / 細胞・組織

【研究成果の概要】

血小板の産生機序は不明点が多い。本研究は、脂肪幹細胞から分化し、自らトロンボポエチンを分泌・消費しながら高率に巨核球分化に向かうプレ巨核球前駆細胞の同定を目的とした。候補解析を基にFACSで得たCD71の発現の有無の細胞を巨核球分化誘導培地で培養した。その巨核球産生量はCD71陰性脂肪幹細胞に比し、約6倍の産生を認めた。single cellの遺伝子解析結果との抱き合わせ解析によりc-MPLに着目した検討を行った結果、c-MPL陽性脂肪幹細胞では高い頻度の巨核球産生・血小板産生を認めた。本研究は、CD71/c-MPL陽性脂肪幹細胞は高率に巨核球に分化する細胞であることを示した。
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【研究種目】基盤研究(C)

【研究期間】2014-04-01 - 2017-03-31

【配分額】4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)

【研究分野】外科学一般

【研究領域課題番号】26253069 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

食道胃接合部 / ES細胞 / 内胚葉上皮 / 組織形成 / オルガノイド / 内胚葉 / 食道 / 胃 / 前腸形成 / 臓器形成 / 食道・胃接合部 / 発生学 / 分化誘導 / 発生・分化 / 再生医学 / 癌 / ゲノム / 細胞・組織

【研究成果の概要】

本研究では、発生過程における食道―胃接合部形成機構の解明を目指した。遺伝子ノックアウト及びlineage tracing実験、複数の転写因子の発現を示す蛍光蛋白レポーターマウス (”Rainbow Mouse”)の作成と同マウスから採取した細胞のin vitro分化誘導実験の結果、発生13.5日までに接合部形成位置を境として逆方向のSox2/GATA4の濃度勾配が形成され、結果的に胃側間質にFGF10、食道側上皮にFGFR２が誘導される結果、限局したERK活性化を引き起こすことで、接合部が未分化状態の上皮として成体まで維持されることがわかった。

【研究の社会的意義】

食道―胃接合部や十二指腸Vater乳頭部、直腸歯状線、子宮頸部などの“異なる上皮の接点”は人体の複数の場所に存在し、腫瘍の発生母地になり得るという臨床上の共通した特性がある。
本研究では、これまで未解明であった発生期食道―胃接合部の形成機構／維持機構を明らかにした。まず、接合部形成位置を挟んでそれぞれの細胞運命を規定する転写因子が逆方向の濃度勾配を形成し、上皮―間質相互作用で一方の間質シグナルを誘導し、他方の上皮でその受容体を発現するという巧みな方法で、接合部に限局したシグナル活性化を来すことがわかった。他の“異なる上皮の接点”形成機構にも共通する可能性があり、今後の解明が待たれる。

【研究種目】基盤研究(A)

【研究期間】2014-04-01 - 2019-03-31

【配分額】40,560千円 (直接経費: 31,200千円、間接経費: 9,360千円)

【研究分野】ナノマイクロシステム

【研究領域課題番号】25600057 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

血管新生 / マイクロ流路デバイス / in vitroモデル / コラーゲン / 血管内皮細胞 / マイクロデバイス / がん / 細胞・組織 / 再生医学 / 薬剤反応性

【研究成果の概要】

本研究の目的は、血管新生研究のための三次元微小血管システムを構築することである。具体的には、マイクロ加工技術を用いて、中腔のコラーゲンゲル構造を作製し、三次元微小血管モデルの構築を行った。作製した微小血管は、VEGF濃度に応答して血管新生挙動を示し、また、がん細胞との共培養により、血管新生とがん細胞の血管内への侵入が観察された。以上より、本in vitro微小血管システムは血管新生研究への有用性が示唆された。

【研究種目】挑戦的萌芽研究

【研究期間】2013-04-01 - 2015-03-31

【配分額】4,030千円 (直接経費: 3,100千円、間接経費: 930千円)

【研究分野】統合動物科学

【研究領域課題番号】25292185 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

骨格筋 / 脂肪細胞 / 線維芽細胞 / 間葉系前駆細胞 / CSPG4 / ジストロフィン / 筋分化 / 脂肪分化 / 筋ジストロフィー / サルコペニア / 再生医学 / 筋細胞 / 細胞・組織 / 生理学 / 畜産学 / 発生・分化

【研究成果の概要】

加齢による筋萎縮（骨格筋減弱症）や筋再生が正常に進行しない筋ジストロフィーなどの筋疾患では、骨格筋内に通常みられない脂肪細胞が出現する。この脂肪細胞は生体恒常性の維持を担う骨格筋機能に大きな影響を与えることから、本研究ではその出現機序や病態生理学的意義を明らかにすることを目指した。その結果、骨格筋内脂肪細胞の起源とされる間葉系前駆細胞の分化制御を担う新規分子としてコンドロイチン硫酸プロテオグリカン4を同定することができた。また、ヒトの病態を極めて忠実に再現し、骨格筋内に脂肪蓄積を生じる新規筋ジストロフィーモデルラットの開発に成功した。

【研究種目】基盤研究(B)

【研究期間】2013-04-01 - 2017-03-31

【配分額】19,500千円 (直接経費: 15,000千円、間接経費: 4,500千円)

【研究分野】皮膚科学

【研究領域課題番号】25293246 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

毛包再生 / ヒトiPS細胞 / 分化誘導 / 上皮ー間葉系相互作用 / 上皮―間葉系相互作用 / 再生医学 / ヒト毛包再生 / 細胞・組織

【研究成果の概要】

本研究では、毛包の二大構成要素である上皮系・間葉系細胞をヒトiPS細胞から作成し、それらを用いて毛包構造の再現を目指した。上皮系は幹細胞マーカーを発現する細胞を含む分画を安定して作成可能になった。毛包の誘導に重要な間葉系細胞については、多分化能を備えた間葉系幹細胞の特性をもつ細胞の誘導に成功し、それをさらに毛誘導能をもつ毛乳頭細胞に近づけることができた。作成した細胞を正常上皮細胞と混合し免疫不全マウスに移植したところ頻度は低いものの毛包様構造が得られた。しかし、主として誘導効率の問題から全てがヒトiPS細胞由来の毛包構造の再生は困難で今後の改善が望まれた。

【研究種目】基盤研究(B)

【研究期間】2013-04-01 - 2016-03-31

【配分額】18,590千円 (直接経費: 14,300千円、間接経費: 4,290千円)

【研究分野】実験病理学

【研究領域課題番号】13F03750 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

再生医学 / 細胞・組織 / シグナル伝達 / 肝臓 / 発がん / 胆管 / 組織幹細胞 / 再生 / 幹/前駆細胞 / ニッチ / 細胞間相互作用 / シグナル / 線維化 / 肝がん

【研究成果の概要】

重篤な、あるいは、慢性的な障害を受けた肝臓では、未分化性を有する特殊な肝前駆細胞（LPC）が活性化して組織の再生に寄与している。LPCは、肝線維化や肝がん等の病態に関連することが長らく指摘されているものの、その実態や機序は未解明である。本研究課題では、LPCと、これの制御に関わるニッチとの相互作用に注目して、両者の性状・制御機構および肝臓の病態における役割の一端を明らかにすることを目的とした。
前年度までに、脂肪肝・線維化・LPCの誘導（胆管増生）を経て早期に肝がん発症にいたる肝病態モデルマウスを確立した。また、アデノ随伴ウイルス（AAV）ベクターを用いて、成体マウス肝臓の肝細胞をはじめとする各種構成細胞に遺伝子導入する系の構築を行った。平成27年度には、これらの実験系と、Cre-loxPシステムを用いた細胞系譜追跡系を組み合わせることで、肝がん細胞の起源・LPCの肝がんへの寄与を解析する実験を行った。その結果、上記肝発がんモデルにおいて形成される腫瘍の大部分は、肝細胞に由来することを明らかにした。一方で、腫瘍形成に先立つ段階において、肝細胞由来のLPCが出現することを示唆するデータも得られた。このような「肝細胞由来のLPC」が肝がんの起源となる可能性について、引き続き詳細な解析を進めている。
また、上述したAAVベクターによる遺伝子導入系を改変することで、マウスの胆管上皮組織での遺伝子操作を可能とする、新たな遺伝子導入系の構築に成功した。その効率および細胞種特異性を、さらに改善するための工夫・検討を行っている。
以上２点の研究成果について、国際誌にて発表するための準備を進めている。

【研究種目】特別研究員奨励費

【研究期間】2013-04-01 - 2016-03-31

【配分額】2,300千円 (直接経費: 2,300千円)

【研究分野】外科学一般

【研究領域課題番号】25293273 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

血管新生 / 足場材料 / 三次元再生組織 / 大型化 / 生体材料 / ハイドロゲル / 人工臓器 / 再生医学 / 外科 / 細胞・組織

【研究成果の概要】

研究担当者らは、血管新生を誘導するマトリックス材料とともに多数のスフェロイド（直径数百μmの細胞集塊）を移植して移植母床から各スフェロイド間に血管網を発達させることにより、トータルとして栄養血管網付き三次元再生組織を構築する方法を提唱してきた。本研究では、この三次元再生組織の大型化を達成するための技術として、マトリックス材料に内包されたスフェロイドのviabilityを保つための培養液潅流システムの基盤を確立した。また、血管内皮細胞をマトリックス材料内で培養して三次元の血管網様構造の構築し、これを移植して宿主の血管系と連結させることにより、迅速に栄養血管網を構築する技術も開発した。

【研究種目】基盤研究(B)

【研究期間】2013-04-01 - 2016-03-31

【配分額】13,130千円 (直接経費: 10,100千円、間接経費: 3,030千円)

【研究分野】医化学一般

【研究領域課題番号】24590342 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

再生医学 / シグナル伝達 / 肝臓 / 組織幹細胞 / 細胞・組織 / 線維化 / 再生医療

【研究成果の概要】

重篤な障害を受けた肝臓では、未分化性を有する特殊な幹／前駆細胞（肝前駆細胞）が出現して、再生過程に寄与すると考えられている。しかしながら、肝前駆細胞の誘導・増殖・分化を制御する分子機構の詳細や、これと肝線維化や肝がん等の病態との関連の実態や機序は不明である。種々のマウス肝障害モデルを用いた、FGF7を中心とする細胞間相互作用に着目した解析により、肝前駆細胞の動態を制御する新たなシグナル伝達経路や転写因子の存在を明らかにした。また、肝前駆細胞と肝線維化との相互連関の基盤を成すメカニズムの一旦を明らかにした。

【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】外科系歯学

【研究領域課題番号】23592913 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

オステオン / 皮質骨誘導型人工骨 / 成長因子 / サイトカイン / in situ骨再生技術 / 吸収性メッシュトレー / 下顎骨欠損モデル / 骨形成 / 再生医学 / 細胞・組織 / 歯学 / 骨再生 / 骨皮質

【研究成果の概要】

本研究の目的は、従来ほとんど検討されていなかったオステオンの形成・再生機構を解明し、さらに新規の生体材料技術を用いてオステオン形成・再生機構を生体内で再現することにより、これまで難しかった成熟骨基質形成を誘導するin situ骨再生技術を確立することである。そのため、ヒトと同様にオステオン構造が見られるイヌ（ビーグル）の実験モデルを使用し、成長因子・サイトカインを添加した皮質骨誘導型人工骨の有用性を検証した。さらに、このような皮質骨誘導型人工骨を新規吸収性メッシュトレーに入れてin situ再生骨組織を作製し、ビーグル骨欠損モデルに移植して、その有用性を検証した。

【研究種目】基盤研究(C)

【研究期間】2011 - 2013

【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】医用生体工学・生体材料学

【研究領域課題番号】22650108 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

細胞・組織工学 / マクロ組織極性 / 移植・再生医療 / 再生医学 / 細胞・組織 / 生物・生体工学 / 肝細胞 / 胆管上皮細胞 / 球状凝集体 / 胆管 / 組織工学 / 極性 / スフェロイド / 胆管ネットワーク

【研究成果の概要】

機能的胆管ネットワークを保持した肝組織構築を最終目的として,ラット胎児肝細胞とラット成熟胆管上皮肝細胞からなる三次元球状凝集塊を,invitroで形成させたところ,後者を前者の3倍混合した凝集体で,連続的かつ機能的な胆管ネットワークが凝集塊全体に形成されることを確かめた.さらに,形成した球状凝集塊を,マトリゲルに浸したポリ乳酸不織布担体に包埋して免疫不全マウスの腸管膜上に移植したところ,胆管上皮細胞への分化能力を持つ胎児肝細胞の凝集塊では胆管構造が全く形成されなかったのに対し,invitroで成熟胆管上皮細胞を混合した凝集塊では,胆管ネットワーク構造が安定的に維持された.以上,成熟した胆管上皮細胞の存在が胆管ネットワーク形成に極めて重要な役割を果たすことを明らかとした.

【研究種目】挑戦的萌芽研究

【研究期間】2010 - 2012

【配分額】3,440千円 (直接経費: 2,900千円、間接経費: 540千円)

【研究分野】生物機能・バイオプロセス

【研究領域課題番号】22246101 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

医用化学工学 / マルチスケール血管網配備 / 膵島 / 肝 / 三次元造形 / 人工赤血球 / 肝組織 / 流路ネットワーク / 組織ユニット / 移植 / 再生医療 / 組織工学 / 細胞 / 生物・生体プロセス / 再生医学 / 組織 / 移植・再生医療 / 細胞・組織 / 生物・生体工学

【研究成果の概要】

移植用の膵島や肝組織の人工的構築の方法論確立を目標として，細胞の三次元化とマルチスケール物質交換性の確保の視点から，細胞組織体を高密度にランダム充填する小チャンバーと，それらに培養液・血液を均一に分配するマクロ流路構造を持つ担体構造を提案，レーザー焼結積層造形法によって担体を作成した．細胞組織体として肝細胞凝集体を固定化した灌流培養では，長期に安定した高機能を得た．さらに組織構築用に細胞への毒性が少ないヘモグロビンを利用する人工赤血球の開発に成功した．

【研究種目】基盤研究(A)

【研究期間】2010-04-01 - 2015-03-31

【配分額】46,930千円 (直接経費: 36,100千円、間接経費: 10,830千円)

【研究分野】消化器内科学

【研究領域課題番号】22790653 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

ES細胞 / 膵臓 / β細胞 / インスリン / 糖尿病 / 低分子化合物 / スクリーニング / 発生・分化 / 再生医学 / 細胞・組織

【研究成果の概要】

マウスES細胞から膵β細胞を誘導する手法の効率化は将来的にヒトの糖尿病治療に有効な知見を得るために重要な研究である。我々は、1300種の低分子化合物からβ細胞の誘導効率を上昇させる化合物をスクリーニングした。その結果、10個のヒット化合物を発見し、これらの作用から特定の生体内の経路がβ細胞への細胞分化とインスリンの分泌能に深くかかわることを見出した。

【研究種目】若手研究(B)

【研究期間】2010 - 2011

【配分額】4,030千円 (直接経費: 3,100千円、間接経費: 930千円)

【研究分野】歯科医用工学・再生歯学

【研究領域課題番号】22791938 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

バイオ関連機器 / 再生医学 / 細胞・組織 / シグナル伝達 / 移植・再生医療

【研究成果の概要】

本研究は、細胞が培養器(CO_2インキュベーター)に合わせるという従来型の概念から、機器が個々の細胞毎に最適化された培養環境を提供するという発想転換に特徴がある。つまり、幹細胞のような細胞特性の維持には、特定の培養条件(酸素濃度)の最適化が重要であり、低酸素が口腔幹細胞維持に必須であることが示唆された。

【研究種目】若手研究(B)

【研究期間】2010 - 2011

【配分額】1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)

【研究分野】医化学一般

【研究領域課題番号】22790271 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

再生医学 / シグナル伝達 / 肝臓 / 組織幹細胞 / 細胞・組織 / FGF / オーバル細胞

【研究成果の概要】

重篤な障害を受けた肝臓では、未分化性を有する特殊な幹/前駆細胞(オーバル細胞)が出現して、再生過程に寄与すると考えられているが、その詳細は不明であった。マウス肝障害モデルを用いた、細胞間相互作用に注目した種々の解析により、オーバル細胞を支持する新たな細胞種の存在と、この細胞から産生・分泌されてオーバル細胞の出現や増殖・分化の制御に関わるきわめて重要な細胞外シグナル因子を明らかにした。

【研究種目】若手研究(B)

【研究期間】2010 - 2011

【配分額】4,030千円 (直接経費: 3,100千円、間接経費: 930千円)

【研究分野】生理学一般

【研究領域課題番号】21390062 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

間葉系幹細胞 / 再生医学 / 細胞・組織 / 移植・再生医療 / 間薬系幹細胞

【研究成果の概要】

MSCの自己複製能を制御する分子機構としてWnt/Notchによる未分化性維持機構が提唱されている。研究では哺乳類の発生において自己複製と分化をコントロールしながら高次機能という複雑な組織構築に寄与することが知られる幹細胞の時間空間的な制御に関わるWnt, Notch,シグナルを可視化することにより、Wnt/Notchがどのように役割を分担し、あるいは他の分子と相互作用し、自己複製に関わっているのかを解析することで、MSCの自己複製および細胞系譜決定機構を明らかにする試みを行った。

【研究種目】基盤研究(B)

【研究期間】2009 - 2011

【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】消化器内科学

【研究領域課題番号】21790671 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

ヒトiPS細胞 / ES細胞 / モデル細胞 / 発生分化 / 再生医学 / 細胞・組織

【研究成果の概要】

これまでに、我々はマウス中腎由来培養細胞株M15細胞との共培養系を用いて、ES細胞から消化器官(膵臓、肝臓)細胞の分化誘導方法を開発し、分化に関わる因子を明らかにした。今回の研究では、M15細胞を用いてマウスES細胞から内胚葉細胞を効率的に分化させた後に小腸分化を促進する液性因子を添加することで、小腸前駆細胞を効率よく分化誘導することにも成功した。更に、M15細胞上で分化を進めることで、すべての小腸細胞が分化誘導可能であることも確認している。本方法は、マウスES細胞のみならずヒトiPS細胞にも応用可能であることも併せて確認した。

【研究種目】若手研究(B)

【研究期間】2009 - 2010

【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】整形外科学

【研究領域課題番号】20689028 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

骨・軟骨代謝学 / 再生医学 / 細胞・組織 / 発生・分化 / 軟骨細胞 / 軟骨内骨化 / 変形性関節症 / 転写因子 / HIF2A

【研究成果の概要】

変形性関節症(OA)の発症には軟骨細胞の肥大分化以降の軟骨内骨化過程が関与する。OA治療標的分子の同定を目指して、まず肥大分化マーカーCOL10A1のpromoterを用いて上流分子のスクリーニングを行ったところ、hypoxia-inducible factor 2α(HIF2A)が最も強い転写活性を示した。HIF2Aへテロ欠損(+/-)マウスは軟骨細胞の肥大分化と骨化の障害による成長遅延を呈した。HIF2Aはマウス実験モデルとヒト手術摘出膝関節軟骨においてOAの進行に伴って発現が亢進しており、+/-マウスでは関節軟骨破壊が抑制された。また培養軟骨細胞にHIF2Aを過剰発現および発現抑制したところ、COL10A1,MMP3,9,13,VEGF,IHH,PTH1R,RUNX2などの軟骨内骨化マーカーの発現が、それぞれ増加および減少した。これらの発現は+/-マウスの軟骨では低下しており、luciferase assay、EMSA、ChIPによりHIF2Aがこれらの分子のpromoterの各応答配列に結合して直接転写を誘導することが示された。続いてHIF2A promoterを用いたスクリーニングでは、NF-κB family分子RELAがNF-κB motifを介して強力にHIF2Aを転写誘導した。RELAはOA関節軟骨でHIF2Aと共に発現が上昇し、培養軟骨細胞でIL-1、TNF-αがHIF2Aを誘導することから、NF-κBがHIF2Aの上流シグナルであることが示された。さらにROADスタディ住民コホートのゲノム関連解析(397 OA vs.437対照)においてHIF2A遺伝子5'UTRのSNP(+18C/T)が有意な疾患感受性(p=0.013;OR=1.44)を示し、培養軟骨細胞では疾患allele(+18C)promoterが対照(+18T)より有意に高い転写活性を示した。この活性の差は上記のNF-κB motif内の変異導入によって見られなくなったため、本SNPはNF-κBによるHIF2A誘導を介してOAに関与していることが示された。以上より、マウスのみならずヒトでもHIF2A/NF-κBシグナルは複数の軟骨内骨化関連分子を転写誘導することでOAを制御しており、強力な治療標的の候補であることが明らかとなった。

【研究種目】若手研究(A)

【研究期間】2008 - 2010

【配分額】22,750千円 (直接経費: 17,500千円、間接経費: 5,250千円)

【研究分野】産婦人科学

【研究領域課題番号】20249067 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

再生医学 / 移植・再生医療 / 応用動物 / 細胞・組織 / マイクロアレイ / 幹細胞

【研究成果の概要】

ヒト雌性生殖器官における幹細胞の生理的・病理的意義と役割を明らかにするとともに、幹細胞を標的にした疾患制御法の開発を目指すことが本研究の目的である。研究成果としては、子宮筋の幹細胞を分離・同定するための新しい方法を開発するとともに、妊娠子宮のリモデリングに子宮筋幹細胞が重要な役割を果たすことを明らかにした。一方、子宮内膜の幹細胞の分離・同定とその解析を通じて、内膜幹細胞が子宮内膜の再生に加えて子宮内膜疾患のひとつである子宮内膜症の発生に関与する証左を提示し得た。

【研究種目】基盤研究(A)

【研究期間】2008 - 2010

【配分額】50,180千円 (直接経費: 38,600千円、間接経費: 11,580千円)

【研究分野】解剖学一般(含組織学・発生学)

【研究領域課題番号】20590196 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

細胞・組織 / 再生医学 / 脳・神経 / 発生・分化 / 神経科学 / 中枢神経系 / 幹細胞 / 遺伝子 / 細胞死

【研究成果の概要】

我々が既に単離同定している神経幹細胞に発現する新規遺伝子群のなかかのひとつSE90/radmis遺伝子について解析を進めた。in situ hybridization解析により、radmis mRNA発現は胎生期の脳室周囲層、および生後や成体脳の側脳室の脳室下層といった神経幹細胞が局在すると考えられる部位での発現が認められた。また特異的抗体による組織学的解析の結果、radmisタンパクは神経幹細胞の放射状細胞突起と分裂期紡錘体微小管に一過性に局在し、分裂後は速やかに後期促進複合体APC/Cdh1によるユビキチン化を受けてタンパクが分解され、幹細胞内から除去される可能性が示された。実際の個体レベルでの神経発生過程でのradmis遺伝子の機能を検討するため、ユビキチン化を受けないよう改変した変異型radmis遺伝子を作製し、子宮内電気穿孔法によりマウス胎児の脳室内へ遺伝子導入を行った。その結果、radmis遺伝子を強制発現した神経幹細胞では分裂の亢進と細胞移動の異常が起きる事が明らかとなった。以上のデータからradmisが神経幹細胞の分裂制御に重要な働きを持つことが示唆された。

【研究種目】基盤研究(C)

【研究期間】2008 - 2010

【配分額】4,550千円 (直接経費: 3,500千円、間接経費: 1,050千円)

【研究分野】整形外科学

【研究領域課題番号】19591764 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

外科 / 再生医学 / 細胞・組織 / 発現制御 / トランスレーショナルリサーチ

【研究成果の概要】

軟骨マトリックスの主要分解酵素であるMMP-13の炎症性骨軟骨破壊における役割を検討した。MMP-13欠損マウス(KO)は野生型と比べて、変形性関節症の誘導には差を認めなかったが、II型コラーゲン抗体カクテル投与による関節炎モデルにおいて亜急性期のミエロイド系細胞の集積および滑膜増生とその後の骨軟骨破壊が抑制されていた。MMP-13は炎症環境下における骨髄由来細胞の末梢への動員および関節炎局所への集積を調節する新規機能をもつ可能性が示唆された。

【研究種目】基盤研究(C)

【研究期間】2007 - 2008

【配分額】4,550千円 (直接経費: 3,500千円、間接経費: 1,050千円)

【研究分野】形成外科学

【研究領域課題番号】17390474 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

移植学 / 再生医学 / 分子生物学 / 組織培養 / 移植・再生医療 / 細胞・組織 / 生体分子 / 臨床

【研究成果の概要】

ヒト頭皮から採取した毛乳頭細胞の遺伝子発現解析を、マイクロアレイおよびRT-PCRにより行った。マイクロアレイにより繊維芽細胞と比較したところ、ケモカインリガンドやインターロイキン、細胞周期関連遺伝子、プロテオグリンカンに有意な発現増強が認められた。またRT-PCRでは既知の毛乳頭細胞マーカー14種の遺伝子発現を検討したところ、繊維芽細胞と比較して2種の遺伝子で有意な発現増強、1種の遺伝子で有意な発現低下を認めた。これらの遺伝子群の発現パターンにより、毛乳頭細胞と繊維芽細胞を識別することが可能になった。
毛乳頭細胞に対して21種のリコンビナント蛋白および化合物を与えて培養したところ、このうち数種の物質には増殖促進作用があることが判明した。またこのうち2種の成長促進因子は特に増殖促進作用が強く、毛乳頭細胞増殖培地用添加物質として使用できる可能性が示唆された。
FACSを用いてヒト毛包の上皮系細胞の表面抗原解析を行った。表皮角化細胞と毛包内角化細胞を比較したところ、後者のみにCD200陽性細胞とCD34陰性または弱陽性細胞が10%以上含まれており、毛包組織切片に対する免疫染色における染色パターンを鑑みて、この細胞集団に毛幹細胞が多く含まれることがわかった。また、この細胞集団におけるケラチンの発現を見たところ、バルジマーカーとされているケラチン15の陽性率は60%程度であった
前年度までにラット足裏皮膚に毛乳頭細胞を移植する方法(サンドイッチ法)を検討し、毛包誘導能を検定するモデルとして有用であることがわかった。
毛乳頭細胞の移植法の検討を行った。サンドイッチ法の他、チャンバーを用いた移植法、注射による移植法、皮膚切開に埋入する移植法などを比較検討した。サンドイッチ法は、表皮・毛乳頭間の相互作用が良好に担保され、毛包誘導には優れた方法であることがわかったが、臨床応用は困難であり、その他の移植法を開発していく必要があることがわかった。

【研究種目】基盤研究(B)

【研究期間】2005 - 2006

【配分額】15,700千円 (直接経費: 15,700千円)