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Nature, 2013)。本法により、特別な条件下で未分化な3種類の細胞(内胚葉細胞、血管内皮細胞、間葉系細胞)を共培養すると、培養48時間程度で立体的な肝芽が自己組織化されます(Takebe T, et al. Nature Protocols, 2014)。一方、そのメカニズムに関しては未解明な点が多く、他器官への応用可能性は不明でした。 そこで、本研究ではこれら3種の細胞を用いた肝芽の自己組織化メカニズム解明を目指し、分子生物学的手法や、細胞動態の数理解析などを組み合わせて、Organ Bud Generation法を再現するために必須となる細胞外部、および内部環境の要件の解明を試みました。さらに、肝臓で明らかとした動作原理が他器官やがん組織の再構成に利用可能であるか検討しました。 研究の内容 まず、Organ Bud形成過程で連続的に取得した画像データの解析を行った結果、3種類の細胞が力学的に収縮することにより立体組織形成が誘発されていることが示唆されました。実際に、この収縮現象を阻害する薬剤を培養系に添加すると、Organ Budが形成されなくなることを確認しています。そこで、このような収縮現象を引き起こすために重要な細胞の種類を特定するべく、様々な細胞種の組み合わせで共培養実験を行ったところ、間葉系幹細胞の存在が器官原基の自律的形成に必須であることを見出しました。一方、細胞の収縮現象は、細胞外部環境との接着力とのバランスによってその強度が調節されています。本研究では、その調節因子の一つである細胞が付着する培養基材の物理的特性に着目し、異なる硬さ条件下で3種類の細胞の共培養を行いました。その結果、Organ Bud形成を誘発するためには、硬さに関する最適条件が存在することが判明しました。したがって、Organ Bud Generation法を実現するためには、1. 間葉系幹細胞を共培養に用いること、および 2. 培養系の硬さ環境を至適条件に設定すること、の双方による細胞の収縮現象の誘発が必須であることが明らかになりました。収縮現象というユニークなメカニズムを活用することにより、これまで困難であった多様な細胞から複合組織が生み出されることが判明しました(図１)。 次に、間葉系幹細胞の存在とその外部環境を適切に調製した条件下において、さまざまな器官原基形成の誘発が可能であるか研究を進めました。驚くべきことに、マウス胎児等より分離した細胞を、ヒト間葉系幹細胞と共培養することで、肝臓のみならず、膵臓、腎臓、腸、肺、心臓、脳などさまざまな器官の3次元的な原基を、さらには、がん細胞から移植により血管など間質を含むヒトがん組織を再構成できる、がんの元になる組織を創出することに成功しました(図１、２)。試験管内で創出した器官原基や組織は、生体内への移植により、移植後2-3日で機能的なヒト血管網を再構成することを示しました(図２、下段)。さらに、本法を用いることにより、マウス膵β細胞株から作製した膵組織は糖尿病に対し速やかな血糖降下作用を示すこと、マウス胎児腎臓細胞より作製した腎組織は尿の産生機能を有した糸球体様構造を自律的に形成することを明らかにしました(図３)。 今後の展開 本研究により、Organ Bud Generation法における動作原理は、先行研究において示した肝臓のみならず、膵臓・腎臓・腸・肺などのような多様な器官を誘導する上でも有益な技術基盤であることが明らかになりました。今後、本研究で示した手法をヒトiPS細胞由来の細胞へ応用することによって、臓器不全症を対象とした器官原基移植療法(Organ bud transplantation therapy)という新たな治療概念を提唱できるものと期待されます。すなわち、糖尿病治療を目的とした膵臓再生や、腎不全症患者を対象とした腎臓再生など、さまざまな疾患治療を目指した研究開発の飛躍的な加速につながる可能性があります。また、再生医療のみならず、本手法により創出された正常・異常組織(例えば、癌など)を用いることで、新たな医薬品を開発する創薬産業への組織供給を行う上でも革新的な技術であると期待されます。 なお、本研究は、今後、国立研究開発法人日本医療研究開発機構(AMED)再生医療実現拠点ネットワークプログラムの支援を受け、横浜市立大学拠点にて、肝芽移植による臨床応用の実現を目指した技術開発を、同事業における他拠点との連携下、ヒトiPS細胞から他器官原基の創出を目指した研究開発を進めていく予定です。現時点でおそらく世界中に数万人規模で存在する、ドナー臓器を待ちながらお亡くなりになってしまう臓器不全症の患者さまを一人でも多く救済するために、ヒト臓器製造に向けた研究開発を加速します。 (本資料の内容に関するお問い合わせ)公立大学法人横浜市立大学 大学院医学研究科臓器再生医学武部貴則 045-787-2672 (fax:045-787-8963) &＃116;&＃116;&＃97;&＃107;&＃101;&＃98;&＃101;&＃64;&＃121;&＃111;&＃107;&＃111;&＃104;&＃97;&＃109;&＃97;&＃45;&＃99;&＃117;&＃46;&＃97;&＃99;&＃46;&＃106;&＃112; http://www-user.yokohama-cu.ac.jp/~saisei/ (取材対応窓口、詳細の資料請求など)公立大学法人 横浜市立大学先端研究推進課長立石 建 045-787-2510 (fax:045-787-2509) &＃115;&＃101;&＃110;&＃116;&＃97;&＃110;&＃64;&＃121;&＃111;&＃107;&＃111;&＃104;&＃97;&＃109;&＃97;&＃45;&＃99;&＃117;&＃46;&＃97;&＃99;&＃46;&＃106;&＃112; 国立大学法人埼玉大学大学院理工学研究科吉川 洋史 048-858-3379 &＃104;&＃105;&＃114;&＃111;&＃115;&＃104;&＃105;&＃64;&＃109;&＃97;&＃105;&＃108;&＃46;&＃115;&＃97;&＃105;&＃116;&＃97;&＃109;&＃97;&＃45;&＃117;&＃46;&＃97;&＃99;&＃46;&＃106;&＃112; 国立研究開発法人科学技術振興機構(JST)戦略研究推進部松尾 浩司、川口 哲、山岸 裕司 03-3512-3524 (fax:03-3222-2064) &＃112;&＃114;&＃101;&＃115;&＃116;&＃111;&＃64;&＃32;&＃106;&＃115;&＃116;&＃46;&＃103;&＃111;&＃46;&＃106;&＃112; http://www.jst.go.jp/kisoken/presto/ 国立研究開発法人日本医療研究開発機構(AMED)戦略推進部 再生医療研究課宅間 裕子、伊藤 哲雄 03-6870-2220 (fax:03-6870-2242) &＃115;&＃97;&＃105;&＃115;&＃101;&＃105;&＃45;&＃77;&＃76;&＃64;&＃97;&＃109;&＃101;&＃100;&＃46;&＃103;&＃111;&＃46;&＃106;&＃112; http://www.amed.go.jp/ 記者発表資料はこちら 掲載論文サイトはこちら 平成25年度リリースの研究成果 臓器再生医学webサイト ＪＳＴ戦略的創造研究推進事業について Tweet HOME ニュース一覧 臓器再生医学 武部貴則准教授らの研究グループが臓器の芽を作製する革新的な培養手法を確立~腎臓や膵臓など、さまざまな器官再生へ道~ facebook twitter instagram youtube SNS一覧 YCUについて 大学紹介 法人情報 大学の取り組み 大学への寄付 学術院 100周年記念事業 大学の情報公開 研究・産学連携 研究・産学連携推進センター 研究ポリシー 知的財産・特許 学内の研究者の方へ（学内向け） 研究者データベース サイトマップ 学部・大学院 YCUの教養教育 国際教養学部 国際商学部 理学部 データサイエンス学部 医学部医学科 医学部看護学科 都市社会文化研究科 国際マネジメント研究科 生命ナノシステム科学研究科 生命医科学研究科 データサイエンス研究科 医学研究科医科学専攻 医学研究科看護学専攻 学生生活 奨学金・減免 部活・サークル ヨコ知リ ボランティア支援室 国際交流・留学 地域貢献センター 受験生の方へ 入試情報 イベント・説明会 大学院受験 大学院入試情報 キャリア・就職 キャリア支援センター 採用情報 お問い合わせ マスメディアの方へ 一般の方へ バナー広告募集 関連サイト 関連施設 附属病院 附属市民総合医療センター 学術情報センター（図書館） 先端医科学研究センター 木原生物学研究所 このサイトについて プライバシーポリシー Copyright© Yokohama City University. 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