文部科学省と国立大学附置研究所・センター 個別定例ランチミーティング

第90回 熊本大学 発生医学研究所（2024.7.19)
12:05－12:10(5分）：研究所の概要
所長 中村 輝12:10－12:25(15分） ：若手研究者からのプレゼン「幹細胞を用いたヒト初期発生の理解」
教授 岡江 寛明
12:25－12:45(20分） ：質疑応答

第5回 KEY フ ォ ーラ ム 第39回 熊本医学･ ⽣ 物科学国際シン ポジウム

The 5th KEY Forum &The 39th International Kumamoto Medical Bioscience Symposium

国立大学法人 熊本大学発生医学研究所
概要

所長

中村輝（なかむらFrontiers in Epigenetics- Health Path and Disease Path & Reproduction Dynamics 2024.11.20 Wed ▶ 22 Fri
Kumamoto City International Center
熊本市国際交流会館 (熊本市中央区花畑町4-18)
Invited Speakers:
Alexander Meissner (Max Planck Institute, Germany)
Akihiko Sakashita (Keio University)
Atsuya Nishiyama (The University of Tokyo)
Azusa Inoue (RIKEN)
Geoff Faulkner (University of Queensland, Australia)
Hongmei Wang (Chinese Academy of Science, China)
J. Andrew Pospisilik (Van Andel Institute, US)
Kenji Ichiyanagi (Nagoya University)
Kinichi Nakashima (Kyushu University)

Makoto Tachibana (Osaka University)Musa Mhlanga (Radboud University, Netherland)
Noriko Saitoh (The Cancer Institute of JFCR)
Takayuki Hoshii (Chiba University)
Tomohiko Akiyama (Yokohama City University)
Xin Chen (Johns Hopkins University, US)
Yuki Okada (The University of Tokyo)
Yusuke Kishi (The University of Tokyo)

Speakers on Campus:
Tomoaki Koga
Mitsuhiro Endoh
George J Watase
Hiroto Ohguchi
Yuta Takahashi
Jun-Ichirou Yasunaga
Daisuke Kurotaki
Kan Etoh
Yutaka Nakachi
Miki Bundo
Shinjiro Hino
Yuichiro Arimaあきら）

Mt. AsoOrganizers:
Kei-Ichiro Ishiguro
Hiroaki Okae
Hitoshi Niwa
Shinjiro Hino
Tomoaki Koga

Kazuya Iwamoto
Mitsuyoshi Nakao
Akira Nakamura
Miki Bundo
Yutaka Nakachi

主催： 熊本 ⼤ 学 発 ⽣ 医学研究所・ ⽣ 命科学研究部
熊本 ⼤ 学 ⼤ 学院 医学教育部
共催： ⽂ 部科学省「 発 ⽣ 医学の共同研究拠点」
⾼ 深度オ ミ ク ス 医学研究拠点ネ ッ ト ワ ーク 形成事業
持 ⽥ 記念医学薬学振興財団 肥後医育振興会 熊本 ⼤ 学国際研究集会推進事業
⽇ 本発 ⽣ ⽣ 物学会/JSD B ・ D G D

参加費

無料

詳細な 情報はこ ち ら へ→

発生医学研究所

器管構築部門

幹細胞部門

発生制御部門

国立大学法人熊本大学

教授11名、准教授PI × 1、講師PI × 1
そのほか客員・併任 ４分野

発生医学の共同研究拠点（FY2010∼）
年度別共同研究採択数
4540

高深度オミクス医学研究拠点
ネットワーク形成事業(FY2022～2027)

学際領域展開ハブ形成プログラム
4D システム発生・再生学イニシ
アティブ (FY2023～2027)

・熊本大学発生医学研究所
・九州大学生体防御医学研究所
・東京医科歯科大学難治疾患研究所
・徳島大学先端酵素学研究所

・九州大学生体防御医学研究所
・熊本大学発生医学研究所
・九州大学汎オミクス計測・計算科学センター
・京都大学医生物学研究所

多階層のデータ所得・解析
単一細胞解析手法の確立

4次元のデータ解析
プラットフォームの確立• 発生医学分野の国際研究教育拠点強化を目指し、国内４拠点がネットワークを形成。

• 発生・再生学の中心的命題であり、医療応用に向けた期待も大きい器官形成機構の理解を目指す。

• データ駆動型サイエンスを推進。

• 時間・空間情報を保持したオミクスデータを網羅的且つ高深度で取得・解析できる新規技術を開発。

353025201510502016201720182019

2020

2021

2022

2023

不採択

研究費支援（共同研究支援）100万円 12件程度
旅費支援 （導入研究支援） 10万円 20件程度

第三中期中間評価（2018）：A
第三中期期末評価（2021）：S• 単一細胞・単一分子レベルで多階層の解析、それらビックデータを統合するための研究プラットフォームの確立を目指す。

• 数理学的手法を用いて器官形成を制御する分子ネットワークの全貌解明を目指す。

リエゾンラボ研究推進施設（LILA）• Ph D. 取得者3名を含めた6名が共通機器の管理を担当（管理経費は間接経費の部局配分も使用）。
• 所内の研究者はもとより、共共拠点支援を受けた共同研究者の研究も強力にサポート。
• 実験の準備段階から綿密な打ち合わせを行い、データ取得からデータ解析までサポート。
• 数多くの論文に共著者としてクレジット。
質量分析によるタンパク質同定

次世代シーケンス解析

単一細胞シーケンス解析

年間利用件数：70～40件

年間利用件数：130∼80件

年間利用件数：65∼22件

発生医学研究所の財政状況（2023年度）
獲得外部資金科研費208,780千円、受託研究388,126千円、共同研究29,508千円、寄付金61,850千円

科研費間接経費約2,400万円は基金として積立て、次年度以降の新規機器の購入等に充当（2024年度はボックス型共焦点顕微鏡と次世代シーケンサーの更新を計画中）

国内外での発生研のvisibility向上
主要な発表論文はHPにも掲載（英語版も作成）

発生研セミナー
学外や所内の研究者による研究発表とディスカッションの場として不定期に開催（2024.7. 第505回を開催）
情報交換会
形式ばらないディスカッションの場として、8月を除く月例開催。発
生研に限定せず他部局からも発表者を招聘し、部局間交流にも貢献
NGS座談会
日々進化するNGS解析技術に対応するための情報共有と意見交換の場として2021.4開始。
海外セミナーシリーズ（Zoomによる講演）
COVID-19パンデミックによる国際交流停滞に対抗する方策として2021.4開始。学会等を通して広くアナウンス。
発生医学研究所インターンシップ
大学院進学を検討している海外の学生が来日して短期間研究所に滞在する費用を支援。2024年度より上限20万円を支援。

240719
文部科学省と国立大学附置研究所・センター
個別定例ランチミーティング

幹細胞を用いたヒト初期発生の理解
熊本大学発生医学研究所
岡江 寛明

略歴
・1981年

京都生まれ

・2000-2004 (学部)東京大学 理科II類/理学部生物化学科
・2004-2010（修士～博士）
東京大学医科学研究所（岩倉 洋一郎教授）
マウス初期発生に関する研究

マウス発生工学・2010-2022（ポスドク、助教、准教授）
東北大学医学系研究科（有馬 隆博教授）
ヒト胎盤発生や疾患に関する研究
・2023-現在（教授）
熊本大学発生医学研究所 胎盤発生分野
幹細胞を用いたヒト初期発生の理解

ヒト胎盤の発生9胎盤とは？

胎盤胎児• 栄養やガス交換• 老廃物の排出• ホルモンの産生• 母体免疫から胎児を保護

流・早産
妊娠高血圧症候群
妊娠糖尿病
胎児発育遅延10ヒト胎盤研究の難しさ

ヒト

ウシ

イヌ(embryology.med.unsw.edu.auより)

子宮内の胎盤を直接解析することは倫理的・技術的に困難
構造や遺伝子発現は種によって大きく異なり、動物モデルを用いた研究も困難
ヒト胎盤の正常細胞は培養できないため、試験管内実験を行うことができない
11

ヒト胎盤幹細胞（TS細胞）の樹立
ヒトTS細胞

胚盤胞上皮間葉転換

胎盤 (<12wks)

細胞融合

絨毛外栄養膜
（EVT）

合胞体性栄養膜（ST）

子宮内膜へ浸潤ホルモン産生栄養ガス交換
Cell Stem Cell 2018

ヒト胎盤の発生や機能を解析するための強力なツール

12ヒトTS細胞を活用した研究成果
疾患モデルの作製(PNAS 2019)
正常ヒト初期発生研究 (Nat Commun 2022)

胎盤進化の研究 (PNAS 2023)

胞状奇胎
脱落膜

ナイーブ型
ES細胞

スポンジオ層TGCs

ラビリンス層エピブラスト

正常

KIP2

KIP2

TS細胞

着床

絨毛外（EVT）

C19MC↓
胎児

胞状奇胎

栄養膜

脱落膜

合胞体
（ST）

胎盤

過増殖

病態再現と責任遺伝子の同定に成功

プライム型
ES細胞

胎盤系列の運命決定機構を解明

細胞性（CT）

胎盤の多様化機構の一端を解明

ヒトTS細胞を用いた国際共同研究
国内外の100以上の研究室にヒトTS細胞を提供して共同研究を実施
フブレヒト研究所
ケンブリッジ大学

ボン大学

マギル大学

マックス・ブランク研究所

ブラハム研究所

中国科学院

中山大学

トロント大学

ウェスタンオンタリオ大学

北京大学
カルフォルニア大学

マンチェスター大学
イェール大学
フランス国立科学研究センター
ウィーン医科大学
フランクフルト大学病院

カンザス大学
ミシガン大学
ヘブライ大学
ミネソタ大学

ヘルムホルツセンター
熊本大学

慶應義塾大学

テキサス大学
ロックフェラー大学

14

初期胚を構成する全系列のオルガノイド化

羊膜

栄養膜細胞

エピブ
ラスト

ES/iPS細胞

胚外
中胚葉

胎盤オルガノイド
TS細胞

卵黄嚢新規胚モデル

着床後のヒト胚

YS細胞
卵黄嚢オルガノイド
15

世界中でさまざまなヒト胚モデルの開発が進んでいる?
ES/iPS細胞

Kim et al., Exp. Mol. Med. 2023より引用

いずれの研究もMorphogen(増殖因子や小分子化合物)を用いて特定の細胞系列を誘導

より自然な方法で器官形成を誘導できないか？

16シグナルセンター：特定の構造を誘導する細胞集団
シュペーマン
オーガナイザー

ヒトのオーガナイザー様細胞

心臓を誘導する
シグナルセンター(トリ)
前腸門

二次胚

頭部

胴veteriankey.comより

Martyn et al., Nature 2018

Anderson et al., Nat Commun 201617

シグナルセンター細胞を用いた胚モデルの誘導
増殖因子

ES/iPS細胞

従来の手法

シグナルセンター

本研究

iPS細胞

WNT
BMP
Nodal
FGF

iPS細胞

誘導した細胞?

分化iPS細胞

発生初期に現れる
さまざま細胞の誘導18拍動する心臓を有するヒト胚モデルの作製
Day 0凝集攪拌培養Day 3

単純な基礎培地
iPS細胞Day3Day4Day７

シグナルセンター

iPS細胞とシグナルセンターの相互作用を起点に、複雑な構造が自発的に生み出される
19

ヒト胚モデルにおける血管網および臓器原基Day 26

Day 26

神経

膵臓様構造

血管心臓
心臓

肝臓や肺の原基も確認
20

オルガノイドを用いたヒト初期発生の構成的理解へ

臓器原基の形成原理の理解

神経シングルセル解析
空間トランスクリプトーム

より高度な胚モデルの開発
表皮、下半身部分など
背腹軸、左右軸膵臓
心臓

胚－胚体外相互作用の解析
胚モデル

卵黄嚢
オルガノイド胎盤
オルガノイド造血（卵黄嚢）栄養・酸素供給（胎盤）22