Reconstitution of the higher-order structure of the human kidney based on stromal progenitor induction

基于基质祖细胞诱导的人肾高阶结构重建

• 批准号: 21H05050
• 负责人: 西中村 隆一
• 金额: $ 121.14万
• 依托单位: Kumamoto University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (S)
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-07-05 至 2026-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21H05050/
• 关键词: 腎臓発生; 間質前駆細胞; iPS細胞

腎臓はネフロン前駆細胞、尿管芽、間質前駆細胞という3つの前駆組織の相互作用によって形成される。申請者はこれまでに、マウスの発生学的知見に基づいてマウスES細胞及びヒトiPS細胞からネフロン前駆細胞と尿管芽の試験管内誘導法（腎オルガノイド作製法）を報告してきた。そこで本計画では、３つ目の間質前駆細胞の誘導法を開発し、前2者と組み合わせることによって、分岐構造の周囲に機能ユニットが配置された腎臓本来の高次構造を再構築することを目的とする。これに際してマウスとヒトの種差を解明することによって、ヒトでこれを達成する。さらに移植によって血流・尿路を確保して成熟させ、尿を産生して排出するという腎臓機能をオルガノイドに獲得させる計画である。本年度は以下の研究を行った。1.マウス間質前駆細胞の誘導と全てマウスES細胞由来の腎臓高次構造の作製：間質前駆細胞の誘導をマウスで先行して行った。複数のCreERマウスを用いて間質細胞の系譜解析を行うとともに、発生時期を追ってsingle cell RNAシークエンス (scRNA-seq)を実施し、各段階で発現するマーカーやシグナル分子を同定した。この情報に基づいて間質前駆細胞をマウスES細胞から誘導し、同じくES細胞由来のネフロン前駆細胞、尿管芽と組み合わることによって、全てES細胞由来の腎臓高次構造を構築した。2. ヒト間質前駆細胞の誘導：ヒト腎臓のscRNA-seqデータに基づいて、間質前駆細胞で発現するマーカーやシグナル分子を同定した。この情報を用いて間質前駆細胞をヒトiPS細胞から誘導した。それを遺伝子発現と腎臓構造構築能で検定することによって、誘導条件を改善中である。

The interaction between renal cells, urinary vesicles and interstitial cells and the formation of renal cells The applicant reported on the basic knowledge of the development of ES cells and iPS cells, the development of pre-mature cells and the induction of ureteral buds in vitro (the preparation method of kidney cells). In this project, the induction method of interstitial precursor cells was developed, and the first two methods were developed to reconstruct the higher-order structures of kidney. The difference between the two is obvious. During transplantation, blood flow and urinary tract are ensured to mature, urine is produced and excreted, and kidney function is obtained. This year, the following research was conducted. 1. The induction of stromal cells and the mechanism of the origin of ES cells. The genealogy analysis of stromal cells in multiple creases is carried out in different stages, and the development period of single cell RNA (scRNA-seq) is determined. This information is related to the development of mesenchymal precursor cells, the induction of ES cells, and the construction of renal high-order structures derived from ES cells. 2. Induction of stromal cells: scRNA-seq gene expression in the kidney, expression of stromal cells, and molecular identity This information is used to induce the growth of stromal cells. In order to improve the induction conditions, the development and construction of kidney structure can be determined.

项目成果

Organoid-based analysis of kidney development

基于类器官的肾脏发育分析

• 发表时间: 2021
• 作者: Vanden Bempt Marlies;Debackere Koen;Demeyer Sofie;Van Thillo Quentin;Meeuws Nienke;Prieto Cristina;Provost Sarah;Mentens Nicole;Jacobs Kris;Gielen Olga;Nittner David;Ogawa Seishi;Kataoka Keisuke;Graux Carlos;Tousseyn Thomas;Cools Jan;Dierickx Daan;Nishinakamura R
• 通讯作者: Nishinakamura R

Building a more perfect organoid: to the ureteric bud and beyond

构建更完美的类器官：输尿管芽及其以外

• 发表时间: 2021
• 作者: Kumon Hiroki;Sakuma Shinya;Nakamura Sou;Maruyama Hisataka;Eto Koji;Arai Fumihito;山下俊英;Nishinakamura R
• 通讯作者: Nishinakamura R

熊本大学 発生医学研究所 腎臓発生分野

熊本大学发育医学研究所肾脏发育科

Indiana University(米国)

印第安纳大学（美国）

iPS細胞由来オルガノイドを用いたヒト腎臓発生と病態の解析

使用 iPS 细胞衍生的类器官分析人类肾脏发育和病理学

• 发表时间: 2022
• 作者: Bin Wu;Sakriani Sakti;Jinsong Zhang;and Satoshi Nakamura;西中村隆一
• 通讯作者: 西中村隆一