ゲノム編集とiPS細胞やオルガノイド培養技術を用いたヒトモデル表現型解析系の開発

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本研究は、ゲノム編集技術とヒトiPS細胞やオルガノイドを用いた細胞分化誘導系を利用して、特定遺伝子のヒトモデルでの表現型解析系の開発を行うことを目的とする。遺伝子組換えマウスの普及は、個々の遺伝子の機能解明研究に“最終的な答え”を提供し、生命科学研究に決定的な貢献をしてきた。しかしながら、遺伝子組換えマウスを用いた研究成果がヒトに外挿できないことも多く、『種差』の問題があった。そこで本研究では、創薬応用の観点からも重要な組織である肝臓と腸管に焦点をあて、ヒト肝発生や肝幹前駆細胞から肝細胞／胆管上皮細胞への分化選別、ヒト腸管幹細胞から腸管上皮細胞への分化過程に関与する各種分子の機能解明、非アルコール性脂肪肝疾（NASH）関連分子であるMAIP1を実証例として、ヒトモデルでの汎用性の高い表現型解析法を確立する。R4年度は、以下の成果を得た。1)昨年度確立したゲノム編集技術が、ヒトiPS細胞だけでなく、ヒトiPS細胞由来肝オルガノイドにおいても適用できることを確認した。2)前年度にTolloid-like1（TLL1）は肝幹前駆細胞から胆管上皮細胞への分化を促進することを明らかにしたが、R4年度はTLL1は肝星細胞から主に産生され、TGFβシグナルの活性化を介して胆管上皮細胞の成熟化に寄与していることを明らかにした。3)ヒトiPS細胞から腸管上皮細胞への分化誘導系やヒト腸管オルガノイドを用いた腸管上皮細胞分化に関わる遺伝子群の機能解析を目的に、オルガノイドの単層培養化等で腸管機能を上昇させる培養条件の検討とRNAseq解析、および化合物を用いた阻害実験を行った。4) 我々が同定したNASH関連分子であるMAIP1の機能解析を進め、Maip1欠損マウスでは絶食誘発性脂肪肝が亢進することを見出した。さらに、MAIP1欠損ヒトiPS細胞由来肝細胞の作製を行った。