成果報告書詳細
管理番号20130000000353
タイトル平成21年度-平成24年度成果報告書 「iPS細胞等幹細胞産業応用促進基盤技術開発 ヒトiPS細胞等幹細胞を用いた創薬スクリーニングシステムの開発」(一般社団法人バイオ産業情報化コンソーシアム)
公開日2014/8/21
報告書年度2009 - 2012
委託先名一般社団法人バイオ産業情報化コンソーシアム
プロジェクト番号P08030
部署名バイオテクノロジー・医療技術部
和文要約件名:平成21年度-平成24年度成果報告書 「iPS細胞等幹細胞産業応用促進基盤技術開発 ヒトiPS細胞等幹細胞を用いた創薬スクリーニングシステムの開発」

iPS細胞は腫瘍化、得られるiPS細胞の不均一性等などの根本的な課題が残されている。これらの課題を解決し、産業化するためには高品質なiPS細胞及びiPS細胞由来組織細胞を安定に大量製造するという課題が残されている。本プロジェクトでは、これらの課題解決の為、下記研究開発項目の研究を実施した。
研究開発項目1「安全かつ効率的なiPS細胞作製のための基盤技術の開発」
 ヒトCDNA発現リソースから18種類の新規iPS細胞誘導遺伝子を同定した。Glis1は、山中4因子から発癌リスクのあるC-Mycを除いた3因子(Oct3/4、Sox2、klf4)と組み合わせiPS細胞誘導を行うと、3因子と相乗的に働き、3因子のみの場合と比較して数百倍のiPS細胞誘導効率を示した。天然物ライブラリーを用いて、iPS細胞作製に係る遺伝子発現効率を上げる化合物の探索を行い、klf4遺伝子発現促進物質を見出した。本物質は、HDAC阻害活性やヒストンメチル化酵素などの、従来のエピジェネティクス制御物質とは異なる活性発現メカニズムによりKlf4遺伝子の発現を促進する。安全な遺伝子導入技術として、レトロウイルスベクターに替わる遺伝子に組み込まれない持続発現型センダイウイルスベクター(Sevdpベクター)を用い、均一性の高いiPS細胞を3週間で樹立する方法を確立した。また、Sevdpベクター除去方法を確立し同時にエンベロープタンパク質をコードする遺伝子を欠損させ自立複製可能なベクター粒子の出現を抑制し、Sevdpベクターによる誘導の効率化、安全性を高めた。
研究開発項目2「iPS細胞等幹細胞の選別・評価・製造技術等の開発」
iPS細胞生成過程解析のため、効率良くiPS細胞を誘導するシステムとして原始生殖細胞に3種類のシグナル伝達阻害剤を導入しiPS細胞を作製する方法を開発した。本法によりマウス始原生殖細胞のiPS細胞化過程で変動する遺伝子を解析し、1)分化特性喪失、2)多分化能獲得、3)多分化能維持、安定化に関連する遺伝子を発見した。由来の異なるiPS細胞株を多数樹立し、iPS細胞間の特性の比較を行いiPS細胞標準化技術の開発を試みた。成人ヒト間葉系組織から発見された多能性幹細胞「Muse細胞」の幹細胞としての特性解析を行った。本細胞は3胚葉分化能を持ち、SSEA-3をマーカーに分離が可能であった。本細胞は腫瘍性増殖を示さず、モデル動物に静脈内投与すると損傷組織に遊走、正着し、遊走先組織へと分化した。
総合研究調査「iPS細胞等幹細胞を用いた創薬スクリーニングシステムの開発」
iPS細胞/ES細胞から分化誘導した心筋細胞を用いるin vitro心毒性検出試験について、世界での開発状況を調査した。すでに6社より心毒性検出を目的としたES細胞/iPS細胞心筋細胞が市販され、FPD計測による心毒性検出システムが海外を中心に普/しつつある。米国CDI社によるiPS細胞由来心筋が市場を先行し、デファクトスタンダード化している。幹細胞由来心筋細胞によるin vitro心毒性検出試験の標準化では、CDI社によるiPS細胞由来心筋を中心に進められているが、細胞の培養方法、心筋細胞の特性の基準の設定を含め試験方法の開発、バリデーション段階にあると考えられた。
英文要約Title:Development of Safety Pharmacology Screening System by Using Stem Cells such as iPS Cells (FY2008-FY2013) Final Report

iPS(induced pluripotent stem cells) technology established in 2006 by Yamanaka provides an additional source for cells used for the generative medicine and the drug discovery. However there remain several problems which iPS cells and cells derived from iPS cells should overcome. It is most significant to produce safe and stable iPS cells efficiently.
This project has three research subjects ; (1) The development and confirmation of possible reprogramming technologies (2) The development of technologies for selection, validation and production (3) The development of the screening system for the drug discovery. This report shows that the results of former two subjects and research activities about the development of the cardiotoxicity screening systems in the world.
The research subjects and results:
(1) The development and confirmation of possible reprogramming technologies
We found several genes from the human full-length cDNA library, which are complementary to the Yamanaka factors to induce iPS cells effectively. As an alternative safe vector to the Yamanaka’s retrovirus vector system, we have developed sustainable Sendai-virus derived vector (SeVdp vector) to convey genes into somatic cells. We have achieved efficient reprogramming by using SeVdp-Yamanaka factor gene system. To remove SeVdp vector gene from iPS cells after reprogramming, siRNA is discovered to have efficient vector removing activity.
(2) The development of technologies for selection, validation and production
To investigate gene expression patterns during early process of the reprogramming, primordial germ cells (PGC) are employed to be induced to iPS cells. We found that several sequential steps of gene expression have occurred in process of iPS cells formation. To elucidate reprogramming steps, we developed direct RNA amplification methods without purification of RNA. We discovered a new type of human pluripotent stem cells, so-called “multilineage-differentiating stress enduring cell” (Muse cells). The Muse cells possess potential to differentiate into ectoderm, mesoderm, and entoderm. Since the muse cells are isolated without introduction of genes, they may not cause cancer development.
(3) The research of the development of the cardiotoxicity screening systems.
We review current commercially available hiPS/ES-CMs and analyzers for screening assay to detect cardiotoxicity. There are six companies which provide ES-CMs or hiPS-CMs. Celllar Dynamics international(CDI) is the largest commercial producer of iPS cells and its hiPS-CMs, iCellTMcardiomyocytes are most widely used. In order to authorize those new assays, standardization is needed. However there has not been any clear consensus for standardization. In Japan the research project of Ministry of Health, Labour and Welfare is in the course of establishing the assay protocol and its validation.
ダウンロード成果報告書データベース(ユーザ登録必須)から、ダウンロードしてください。

▲トップに戻る