多能性幹細胞を用いた再構築系を利用して霊長類体軸形成機構を解明する

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これまでに体軸形成時期の力学環境を模倣するため，霊長類多能性幹細胞 (ヒト) が培養可能で，かつ形状，硬さ制御可能な新しい培養基質を開発した．この培養基質は，タンパク質との共有結合が可能なカルボキシル基を有する変性Polyvinyl alcohol とPolyethylene glycol の複合体を開始材料として，光開始剤存在下でUV 照射することで，ハイドロゲルを形成できる．このハイドロゲルに対してUV照射時間を調整することにより，硬さ制御が可能となる．これまでに，異なる硬さの領域をもつ楕円形 （霊長類の初期胚と類似の形状） のゲルを生成し，その上でヒト多能性幹細胞を分化した結果，力学環境に応じて局所的にBrachyury （中胚葉マーカー） を発現する胚葉構造を形成できることを見出した．これらのデータは，申請者を筆頭著者として論文投稿済みである。体軸形成する原腸陥入時期は胚の後方でBrachyury遺伝子が誘導され、中内胚葉がこの遺伝子によって形成される。その結果胚が対称性を失い前後軸が形成される。前後軸を可視化するために、Brachyury ―td Tomato蛍光レポーターを作成した。高分子上で形成された細胞コロニーに対して，胚周囲のシグナル分子の局在パターンを模倣して，シグナル分子を放出して原腸陥入時期と似たような後方のみbrachyuryを発現するパタンを誘導することをお成功している。この胚よう構造を培養し続けると原腸陥入のような細胞移動がみられる。今胚よう構造の解析と大量形成する方法を開発しているまた、本研究で開発した生体高分子を利用し、細長い細胞シートを形成できた、，原条誘導する条件で培養すると、三胚葉を有して真ん中が一本の棒状な脊索を有する構造を形成できた。