Elucidation of the role of basal stem cells in respiratory diseases

阐明基底干细胞在呼吸系统疾病中的作用

基本信息

批准号：
21H03795
负责人：
高山和雄
金额：
$ 10.98万
依托单位：
Kyoto 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

生体を忠実に模倣できるヒト気道モデルを開発するために、オルガノイド技術と臓器チップ技術を用いた。基底細胞から気道オルガノイドを分化誘導した。気道オルガノイドを消化酵素によって分散させたのち、マイクロ流路デバイスに播種した。マイクロ流路デバイスはPDMSを素材とし、2本のマイクロ流路がPET膜によって分離されているものを使用した。上部マイクロ流路に気道オルガノイドを播種し、空気を流すことによって、気道の内腔の環境を再現した。下部マイクロ流路には肺微小血管内皮細胞を播種し、培地および血液細胞を流すことによって、血管を再現した。上記の通り、開発したヒト気道モデルを用いて、SARS-CoV-2を用いた感染実験を行った。ウイルスの感染成立を確認するために、SARS-CoV-2 の構造蛋白質の染色を行った。また、感染レベルを評価するためにウイルスゲノム定量およびTCID50アッセイを行った。さらに、血管チャネル内に放出されるウイルス量も経時的に測定した。その際に肺微小血管内皮細胞に障害が生じることを確認した。SARS-CoV-2に感染したヒト気道モデルにおける基底細胞の挙動を解析した。感染後も残存する基底細胞の分化能について評価し、基底細胞は線毛細胞を含むその他の気道上皮細胞に分化する能力を保持していることを確認した。さらに、基底細胞の増殖と分化が活性化する期間で産生量が増えるサイトカインを探索した。基底細胞の増殖と分化を制御しうるサイトカインXの機能解明を行うために、サイトカインXの組換え蛋白質を基底細胞に作用した。以上により、基底細胞の増殖と分化におけるサイトカインXの機能を解析した。

我们利用类器官技术和器官芯片技术开发了能够忠实模仿活体的人体气道模型。诱导气道类器官从基底细胞分化。将气道类器官用消化酶分散，然后接种到微通道装置中。该微通道装置由PDMS制成，并具有由PET膜分隔的两个微通道。通过在上部微通道中播种气道类器官和流动空气，再现了气道腔的环境。将肺微血管内皮细胞接种在下部微通道中，通过流动的培养基和血细胞复制血管。如上所述，我们利用开发的人类呼吸道模型进行了 SARS-CoV-2 感染实验。为了确认病毒感染的建立，我们对 SARS-CoV-2 的结构蛋白进行了染色。我们还进行了病毒基因组定量和 TCID50 测定来评估感染水平。此外，还测量了随时间推移释放到血管通道中的病毒量。当时证实肺微血管内皮细胞发生损伤。我们分析了感染 SARS-CoV-2 的人类气道模型中基底细胞的行为。我们评估了感染后残留的基底细胞的分化潜力，并证实基底细胞保留了分化为其他气道上皮细胞（包括纤毛细胞）的能力。此外，我们还寻找了在基底细胞增殖和分化激活期间产生增加的细胞因子。为了阐明细胞因子X控制基底细胞增殖和分化的功能，我们使用细胞因子X的重组蛋白如上所述，分析了细胞因子X在基底细胞的增殖和分化中的功能。

项目成果

期刊论文数量（38）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

オルガノイド技術や臓器チップ技術を用いた感染症創薬研究

利用类器官技术和器官芯片技术进行传染病药物发现研究

DOI：
发表时间：
2022
期刊：
影响因子：
0
作者：
高山和雄
通讯作者：
高山和雄

Modeling SARS-CoV-2 infection and its individual differences with ACE2-expressing human iPS cells

使用表达 ACE2 的人类 iPS 细胞模拟 SARS-CoV-2 感染及其个体差异

DOI：
10.1016/j.isci.2021.102428
发表时间：
2021
期刊：
影响因子：
5.8
作者：
Sano Emi;Deguchi Sayaka;Sakamoto Ayaka;Mimura Natsumi;Hirabayashi Ai;Muramoto Yukiko;Noda Takeshi;Yamamoto Takuya;Takayama Kazuo
通讯作者：
Takayama Kazuo

オルガノイドを用いた呼吸器疾患研究の最前線

使用类器官进行呼吸系统疾病研究的前沿