ヒト胚発生過程を可視化する多階層幹細胞オルガノイドモデルの創出

创建多层干细胞类器官模型以可视化人类胚胎发育过程

基本信息

批准号：
21K15098
负责人：
柴田峻
金额：
$ 2.91万
依托单位：
Tohoku University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
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-21K15098/
关键词：
TS細胞 ES細胞子宮内膜胎盤発生オルガノイドＥＳ細胞

项目摘要

哺乳類の中でもヒト胚は、着床後、子宮内膜に深く埋没していくユニークな特徴を示す。その間の胚発生過程では、母体との複雑かつ秩序立った相互作用が起こると考えられているが、その大部分は明らかではない。また、その分子機構の破綻が原因で、着床不全や流産を引き起こすと推測されるが、その病態の理解や治療法の開発も遅れている。その要因として、ヒト初期胚を用いる研究には倫理的な制約があるとともに、代替となる適切な研究モデルの欠如が挙げられる。最近、本研究室では世界で初めてヒト栄養膜幹（TS）細胞を樹立することに成功した。本研究では、胎児・母体双方の細胞について、細胞数や形態、時空間座標をヒト胚発生に即して培養し、段階的に混合しながら三次元培養を行い、胚-母体オルガノイドを創出する。オルガノイドモデルを創出するにあたり、胎児・母体側のモデル確立を行った。胚モデルについては、先行研究に基づきナイーブ型ヒトES細胞を用いて胚盤胞様構造（ブラストイド）の作製を行った。また、母体側のモデルとして、ヒト子宮内膜上皮オルガノイドおよびヒト子宮内膜間質細胞、ヒト臍帯動脈内皮細胞（HUVEC）を混合し、三次元培養を行うことで、空間的配置や構成細胞が生体子宮組織と類似するオルガノイドの作製に成功した。さらに、これらの胎児、母体双方のモデルの共培養を三次元下で行うことで、着床の接着の瞬間を可視化したオルガノイドモデルの作製に成功した。

在哺乳动物中，人类胚胎具有独特的特征，它们在植入后被深深埋葬在子宫内膜中。在此期间，人们认为与母亲的复杂和有序的互动发生在胚胎发育过程中，但其中大多数尚不清楚。还可以推测，分子机制的崩溃将导致植入失败和流产，但是了解治疗方法的病理学和发展也已延迟。这是由于使用早期人类胚胎的研究中的伦理局限性以及缺乏适当的替代研究模型。最近，该实验室在世界上首次成功建立了人类滋养细胞茎（TS）。在这项研究中，胎儿和母体细胞的数量，形态和时空坐标都是根据人类胚胎发育进行培养的，并在三维培养物中培养，同时将逐步混合以创建胚胎和母体器官。在创建器官模型时，我们建立了胎儿和母体模型。关于胚胎模型，基于先前的研究，使用幼稚的人ES细胞制备了类似类囊体的结构。此外，通过将人子宫内膜上皮器官，人子宫内膜基质细胞和人脐带动脉内皮细胞（HUVEC）作为母体模型，我们成功地创建了具有空间布置和类似于活着的子宫组织的组成细胞的类器官。此外，通过在三个维度上共同培养胎儿和母体模型，我们成功地创建了一个可视化植入粘附力矩的器官模型。