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

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。

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。