Establishment of a research platform for individual differences in radiation exposure effects using induced pluripotent stem cells and advanced microscopy

利用诱导多能干细胞和先进显微镜建立辐射暴露效应个体差异研究平台

基本信息

批准号：
21H03599
负责人：
渡邉朋信
金额：
$ 10.73万
依托单位：
Hiroshima University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
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

项目摘要

2022年度は、2021年度に列挙された問題点を回避または解決するように詳細計画を変更しつつ、最終目的達成のための主に以下三項目をついて実施した。(1)市販されている人種の異なる5種類のヒトiPS細胞株の胚様体に対し、0.0～4.0グレイまでのγ線を照射し、その後の成長速度、および、ラマン散乱スペクトル計測を実施した。順次、繰り返しデータ収集を行っており、本年度末で、253G1, 648A1の2株について統計解析できる程度のデータが確保できた。解析の結果から、放射線被ばく後の胚様体の成長度およびラマン散乱スペクトルは、線量2.0グレイを境に、253G1株と648A1株で反応が異なっており、それらのデータ間に相関があることが示唆された。(2)（昨年度より）過去に報告されていたマウス胚性幹細胞の放射線照射による晩発性心筋分化不全について、ヒトiPS細胞を用いた再現実験を行ってきたが、本年度で終了した。ヒトiPS細胞でも、放射線照射後に生存した細胞は分化多能性を維持し、心筋細胞にまで正しく分化すること、また、分化した心筋細胞の一部は機能不全を有することが明らかになった。これにより、ヒトiPS細胞に対する放射線被ばくによる晩発性機能不全発症実験モデルが確立できたと言える。(3)ラマン散乱スペクトル計測の効率化のため、固定細胞を用いたアッセイ系の確立を目指していたが、細胞内要物の漏出が胚様体全体で一様でない、などの理由により、計測系の安定性が低下した。代替法として急速凍結法を適用した。放射線照射後の胚様体を急速凍結し、（計測前に）溶解したのち単分散させ再度胚様体が形成されるまで培養する。その胚様体のラマン散乱スペクトルを計測する。この方法では、比較可能な項目は修復/回復されなかった影響に限定されるが、効率かつ安定な計測が実現できた。

2022财年，对详细计划进行了修订，以避免或解决2021财年列出的问题，主要实施以下三项以实现最终目标。 (1)用0.0～4.0Gy的γ射线照射5个市售的不同人种的人iPS细胞系的胚状体，并测量随后的生长速率和拉曼散射光谱。我们一直在反复收集数据，到本财年年底，我们已经获得了足够的数据来对253G1和648A1这两个毒株进行统计分析。分析结果显示，在2.0Gy剂量下，253G1株和648A1株的胚状体的生长速度和拉曼散射光谱存在差异，并且这些数据之间存在相关性。（2）（从去年开始）我们一直在使用人类iPS细胞进行实验，重现之前报道的因小鼠胚胎干细胞放射线照射导致的晚期心肌分化失败，但今年已完成。研究还表明，辐射后存活的人类 iPS 细胞保持其多能性并正确分化为心肌细胞，并且一些分化的心肌细胞出现功能障碍。其结果是，可以说已经建立了由于人类iPS细胞的辐射暴露而导致迟发性功能障碍发展的实验模型。 (3)为了提高拉曼散射光谱测量的效率，我们旨在建立使用固定细胞的测定系统，但由于细胞内必需物质的渗漏在整个胚体中不均匀等原因，导致系统稳定性下降。作为替代方法，应用了快速冷冻法。照射后的胚体被快速冷冻、裂解（测量前），然后单分散并再次培养直至形成胚体。测量拟胚体的拉曼散射光谱。通过这种方法，可以比较的项目仅限于未修复/恢复的效果，但实现了高效且稳定的测量。