腎臓、尿管、膀胱を含む尿路系組織のインビトロ一体構築

肾、输尿管、膀胱等泌尿道组织的体外一体化构建

• 批准号: 21H03801
• 负责人: 高里 実
• 金额: $ 11.15万
• 依托单位: Institute of Physical and Chemical Research
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-04-01 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21H03801/
• 关键词: オルガノイド; iPS細胞; 腎臓; 膀胱; 尿路系; 尿管; ヒトiPS細胞; 総排泄腔

本研究計画では、ヒトiPS細胞を分化させ、腎臓・尿管・膀胱が一体となった尿路系の完全構築を目指す。そのために以下の2つの研究目標を遂行する。目標1:申請者が既に作成に成功している腎臓前駆細胞に加え、新たに尿管上皮、膀胱上皮、膀胱周辺間葉の前駆細胞をヒトiPS細胞から分化誘導する系を確立する。目標2:目標1で作成した4種の前駆細胞群を三次元的に組み合わせ、in vitroで尿路系の原基を自己組織化させる。2022年度は昨年度に引き続き、目標1に関しての研究を遂行した。目標1に関して:膀胱上皮は総排泄腔という、後腸の最尾部の腹側に位置する上皮組織から発生する。従って、膀胱上皮を誘導するためには、エピブラストに近い性質を持つヒトiPS細胞を胚体内胚葉に分化させると同時に、腸管の後方化と腹側化を進行させる必要がある。 2021年度は、この内胚葉化、腸管化、後方化、腹側化の誘導条件を確定し、総排泄腔上皮細胞の作製に成功した。具体的には、ヒトiPS細胞をアクチビンにより胚体内胚葉に分化させた後に、後方化因子FGF4/WNTにより後腸化し、腹側化因子により総排泄腔の上皮(P63陽性、FOXA2陽性)を誘導した。さらに、膀胱上皮周辺の中胚葉系間葉細胞の誘導に関しては、ヒトiPS細胞から膀胱周辺間葉細胞(GLI1, PTCH1, BMP4, BMP7, RALDH2陽性)の誘導を行った。2022年度は、総排泄腔上皮細胞と膀胱周辺間葉細胞を相互作用させることで、膀胱オルガノイドを作製した。具体的には、回転培養法やマトリジェル内部での三次元培養法により、3層上皮構造(UPK陽性の表層、P63陽性の中間層、CK5陽性の基底層)が形成されたことを評価した。

This project aims to establish a complete urinary tract system for the differentiation of iPS cells, kidney, urinary tract and bladder. The following two research objectives were carried out. Objective 1: The applicant has successfully established a differentiation induction system for renal precancerous cells, urinary tract epithelium, and precancerous cells of bladder peripheral mesophyll. Objective 2: Objective 1. To construct four kinds of anterior cell groups, which are organized into three dimensional groups, in vitro and in the primordium of urinary tract system. In 2022, the research on the first year of the year was carried out. Objective 1. The development of epithelial tissue in the middle of the urinary bladder epithelium and the ventral part of the hindgut In addition, it is necessary for iPS cells to differentiate into embryo leaves in vivo, and to carry out posterior and ventral differentiation of intestinal tubes. In 2021, the induction conditions of endodermal, intestinal, posterior and ventral differentiation were determined, and the control of excretory epithelial cells was successful. Specifically, iPS cells were induced by FGF4/WNT in the embryonic blastome after differentiation and ventral differentiation (P63 positive, FOXA2 positive). The induction of mesoblastic mesenchymal cells in bladder epithelium was related to the induction of mesoblastic mesenchymal cells (GLI1, PTCH1, BMP4, BMP7, RALDH2 positive) in bladder epithelium. In 2022, the interaction between the epithelial cells of the excretory cavity and the mesenchymal cells of the bladder was controlled. The three layers of epithelial structure (UPK positive surface layer, P63 positive middle layer, CK5 positive basal layer) were formed by three dimensional culture methods.

项目成果

実験医学 ヒト発生に挑むオルガノイド パターニングの原理から創出する複雑な三次元組織

实验医学挑战人类发育的类器官根据图案化原理创建的复杂三维组织

• 发表时间: 2021
• 作者: 松下 将也;楊 子正;莊司 慶行;Martin J. D?RST;上杉薫，小幡祥太，長山和亮;高里 実
• 通讯作者: 高里 実

ヒト iPS 細胞から作製する3次元尿路系オルガノイド

由人类 iPS 细胞创建的 3D 泌尿道类器官

• 发表时间: 2021
• 作者: Fujita Hajime;Yamagishi Kento;Zhou Wenshen;Tahara Yu;Huang Shao Ying;Hashimoto Michinao;Fujie Toshinori;高里 実
• 通讯作者: 高里 実

1細胞解析がもたらす新しい腎臓研究 ―1細胞RNA-seqの原理―

单细胞分析带来的新肾脏研究-单细胞RNA-seq原理-

• 发表时间: 2021
• 期刊: 腎と透析
• 作者: 河田 友香;山本 岳洋;大島 裕明;柳田 雄輝;加藤 誠;藤田 澄男;髙里実
• 通讯作者: 髙里実

Induction of 3D bladder epithelial wall using support from splanchnic mesoderm

使用内脏中胚层的支持诱导 3D 膀胱上皮壁

• 发表时间: 2021
• 作者: Mukai Hidefumi;Ogawa Koki;Kato Naoya;Kawakami Shigeru;Minoru Takasato
• 通讯作者: Minoru Takasato

Understanding the cell origin and developmental signals during mammalian bladder development.

了解哺乳动物膀胱发育过程中的细胞起源和发育信号。

• 发表时间: 2021
• 作者: Filip J. Wymeersch;Yukari Usuda;Minoru Takasato
• 通讯作者: Minoru Takasato