ヒトiPS細胞とマイクロ流体デバイスを用いた小腸成熟化機構の解明

使用人类 iPS 细胞和微流体装置阐明小肠成熟机制

基本信息

批准号：
19J40262
负责人：
三小田亜希子
金额：
$ 2.58万
依托单位：
Kyoto University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2019
资助国家：
日本
起止时间：
2019-04-25 至 2020-03-31
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-19J40262/
关键词：
iPS細胞小腸パネート細胞

项目摘要

ヒトiPS細胞から3次元小腸オルガノイドを分化誘導するプロトコルの最適化を行った。誘導されたオルガノイドは電子顕微鏡下でオルガノイド内腔に微絨毛が確認され、免疫組織化学法でも細胞極性を有した小腸オルガノイドであることが示された。小腸陰窩の幹細胞維持機構にwnt-βカテニン経路が重要であることが知られている。in situ hybridizationでオルガノイドの陰窩に相当する領域にこれらの重要な遺伝子が発現しており、その発現様式はマウスの成体小腸を模したものであった。一方で、幹細胞性の維持に重要なパネート細胞の成熟マーカーの発現は認められなかった。新生児期マウスの小腸パネート細胞のマーカーを同定し、ヒトiPS細胞由来小腸オルガノイドに照らした結果、同オルガノイドはマウスの新生児期に該当する成熟度であると示唆された。同オルガノイドをマウス腎被膜下に移植することで成熟化が促進したことから、至適環境下では成体の小腸へと成熟する能力を有するオルガノイドであることが判明した。新生児小腸から成体小腸へと成熟する機構の解明のため、同オルガノイドを2次元的にマイクロ流体デバイスに播種する方法の最適化を試みた。2次元培養されたヒトiPS細胞由来小腸シートも一定のバリア機能は有するが、再現性高く細胞極性を維持した小腸シートを培養するには、プロトコルのさらなる最適化が必要である。

我们优化了诱导与人IPS细胞的3D小肠癌分化的方案。在电子显微镜下，诱导的类器官在器官管腔中具有微绒毛，并且免疫组织化学表明它们是具有细胞极性的小肠类动物。已知Wnt-β-catenin途径对于小肠隐窝的干细胞维持机理很重要。这些重要的基因在与原位杂交相对应的区域表达，它们的表达模式模仿了小鼠的成年小肠。另一方面，未观察到对维持干细胞特性很重要的泛细胞成熟标记的表达。当鉴定出新生儿小鼠中的小肠恐惧细胞的标记并根据人IPS细胞的小肠癌，提示类器官的成熟度与小鼠的新生儿阶段相对应。将器官植入肾胶囊下以促进成熟，并发现它是一种可以在最佳环境下成熟到成年小肠的器官。为了澄清器官从新生儿小肠到成年小肠的机制，我们试图优化将类器官二维播种到微流体设备中的方法。尽管衍生自人IPS细胞的2D培养的小肠片也具有恒定的屏障功能，但需要进一步优化该方案以培养保持高可重复性和细胞极性的小肠片。