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WEB講演会 8月24日

WEB講演会 8月24日

多能性幹細胞を用いた立体的膵組織作成 京都大学 IPS細胞研究所 未来生命科学開拓部門 川口義弥教授
再生医療の根本は発生現象を培養皿上で再現することである
発生現象 受精卵 →臓器
再生医療 培養皿 IPS細胞 →臓器へ

ヒトES/IPS細胞を用いたインスリン陽性細胞誘導
発生を模倣した多段階分化誘導「2次元培養」

ES細胞
IPS細胞
  →内胚葉細胞    →原腸細胞 →膵前駆細胞→インスリン細胞
OCT4    SOX17 FOXA2   NHF4α   PDX1       Insulin
NANOG              HNF6

より効率的なインスリン細胞誘導を目指した歴史
平面培養でインスリン陽性細胞は出来たが、 十分な機能(ブドウ糖応答性)を持つ細胞がつくれなかった
発生とは・・・
立体構造の変化(形態形成)と細胞分化が同時に起こる過程である

完成品たる成体膵臓をよく観る
膵島は外分泌細胞に囲まれて存在する 
外分泌細胞組織(消化酵素分泌)膵全体の~95% 膵島(血糖調節)膵全体の~5%

完成品たるインスリン細胞の機能維持のポイントは?
細胞がバラバラではだめなのでは?
膵島は独立した機能的構造単位である ばらばらにすると機能が落ちる
立体構造をとることが、なぜ機能構造に重要なのか?
β細胞のインスリン分泌構造
仮説:立体構造をとると、細胞内ATPが上昇しやすくなる
結論のみ 立体構築形成によるE-CadとEPRの相互調節機能がβ細胞機能維持に必須
3D 細胞同士の接着面が大きくなる 
E-Cad(細胞膜に存在) → ERR(核に存在) →ミトコンドリア機能↑→ATP産生能↑→β細胞機能↑
             ←

外分泌組織との共存は必要か?
臨床膵島移植の長期成績 低純度膵島移植の方が予後が優れているという皮肉
脊椎動物の進化による膵進化
無顎類(ヤツメウナギ):内分泌組織のみを持つ
有顎類(サメ~)  :内分泌組織と外分泌組織を備える
なぜ哺乳類の内分泌組織は外分泌組織に囲まれて存在するのか?
仮説
哺乳類の内分泌組織の正常な発生・分化と機能獲得には外分泌組織との共存が必要である
(外分泌組織による非自律的制御をうける)

検証方法
外分泌組織低形成マウスを作成し、その内分泌組織低形成過程と機能を解析する

胎生期内分泌細胞と外分泌細胞は枝別れ膵管構造の定まった位置に、ほぼ同時に形成され、終生共存する
胎生14日頃 幹部分(Trunk)→内分泌細胞  先端部分(Tip)→外分泌細胞

外分泌組織低形成マウスを作成 アイデア 胎生期膵形成に必要な転写因子Pdx1を先端部分だけノックアウトする
Elastase-Creを用いた外分泌組織特異的Pdx1KOマウスを作成→外分泌組織低形成となる予想

胎生期外分泌組織特異的Pdx1KOマウスは外分泌組織低形成だけでなく糖尿病になる
外分泌組織由来が十分な膵島機能獲得に必要 
内分泌組織と外分泌組織の両方を含む膵臓を作るべき

胎生期外分泌組織特異的Pdx1KOマウスは外分泌組織低形成だけでなく糖尿病になった理由
1内分泌形成領域の分化異常(e14.5)胎生14.5日目
2細胞非自律的細胞死誘導(e14.5)
3内分泌前駆細胞数減少(e14.5)
4β細胞成熟化の遅延(P1)
5生後の内分泌増殖能低下

内分泌組織の形成・維持を制御する外分泌組織由来因子は複数存在する可能性を示唆
アレイ解析により外分泌腺由来のシグナル候補を描出

TFF2は外分泌組織特異的に発現し、CXCR4受容体はインスリン細胞に発現
TFF2はCXCR4受容体を介したアポトーシス効果でインスリン陽性細胞数を増加させる

発生過程に忠実に
”まず腸をつくり、そこから膵臓を丸ごとつくる方法”

 
IPS細胞→内胚葉細胞→ 原腸細胞   →膵前駆細胞  →インスリン細胞
         ↓                 原腸から発芽    内分泌細胞と外分泌細胞が同時にできる

原腸段階で立体構築   
原腸オルガノイドを作る →膵臓誘導シグナル  原腸オルガノイドから発芽 内分泌細胞塊+外分泌細胞塊

(3次元培養)
発生過程での現象
SOX17陽性内胚葉上皮細胞(シート状)の誘導
内胚葉細胞SOX17
外胚葉細胞SOX2 
原腸構造(チューブ状)の誘導
原腸組織から膵組織発芽→内分泌細胞・外分泌細胞・膵管細胞を含む膵臓組織ができた

2019-08-25 05:00:28

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