ES細胞・iPS細胞の機能制御を可能とする新規荷電性培養基板の開発

开发新型带电培养基质，可实现 ES 细胞和 iPS 细胞的功能控制

• 批准号: 21K15357
• 负责人: 廣田 聡
• 金额: $ 2.91万
• 依托单位: Kyoto University (2022)Hokkaido University (2021)
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
• 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
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21K15357/
• 关键词: ES/iPS細胞; ハイドロゲル; バイオマテリアル; 幹細胞ニッチ

ES細胞やiPS細胞などの高度な多能性を持つ幹細胞は再生医療の基盤資源である。しかし、その維持や分化誘導は多種類の増殖因子を必要とし、高いコストや再現性、効率に課題が残されている。この問題を解決するため、本研究では従来にない視点で、新規培養基板を開発する。すなわち、表面電荷の制御可能な合成ハイドロゲルを用いて、ES/iPS細胞の幹細胞性や分化制御が可能な革新的培養基板を創出する。すでに、申請者は、未分化細胞と分化細胞では維持・増殖・分化に適した足場の電荷が異なることを見出している。また、NGSを用いた遺伝子プロファイルの解析により、正電荷をもつ合成ハイドロゲル上で分化誘導をおこなった際に分化抵抗性を示していた細胞は、Epiblast stem cells (EpiSCs)のようなPrimed型ではなく、むしろ未分化能の高いNaive型ES細胞に近い遺伝子発現プロファイルを示していることを明らかにした。より詳細に遺伝子発現パターンの変化を解析したところ、正電荷ゲル上で分化誘導を行った細胞では、未分化維持に関わるKlf4、Klf2、Klf5の発現量が維持されていた。さらに、これらの上流シグナルを明らかにするため阻害剤による検討をおこなったところ、ERK5経路が関わっている可能性が示唆された。今後は、荷電性ハイドロゲルがヒト多能性幹細胞に与える影響を解析する。これら一連の結果から得られる体系的な理解により、幹細胞性を制御する新たなバイオマテリアルの創出を実現する。

高度多能的干细胞（例如ES细胞和IPS细胞）是再生医学的基础资源。但是，它的维持和归因需要各种增长因素，并且仍然存在高成本，可重复性和效率的问题。为了解决这个问题，这项研究将从非常规的角度发展新的文化底物。换句话说，可以控制表面电荷的合成水凝胶用于创建可以控制干细胞特性和ES/IPS细胞分化的创新培养基底物。申请人已经发现，在未分化的细胞和分化细胞之间，适合维持，增殖和分化的支架的电荷有所不同。此外，通过使用NGS分析基因谱，我们揭示了在诱导带正电荷的合成水凝胶上分化时显示出耐药性的细胞没有像epiblast干细胞（EPISC）那样启动，而是表现出类似于具有高度分配的天真型ES细胞的基因表达曲线。当对基因表达模式的变化进行更详细的分析时，在维持未分化的KLF4，KLF2和KLF5的表达水平中保持在对阳性电荷凝胶的分化诱导的细胞中。此外，当我们使用抑制剂调查以澄清这些上游信号时，建议可能涉及ERK5途径。将来，我们将分析带电水凝胶对人多能干细胞的影响。对这些结果的系统理解提供了控制干细胞性的新生物材料。