教授 後藤 慎平
呼吸器は体全体のガス交換に欠かせない臓器であり、体の深部まで大気と直接接するために異物や病原体を排除する機能も発達している。気道と肺胞の大きく2つの領域に分かれ、それぞれに組織幹細胞が備わっており、その分化細胞と共に協調的な役割を果たすことで恒常性が維持されている。当研究室では、肺線維症、肺がん、慢性閉塞性肺疾患、気管支喘息、呼吸器感染症をはじめ、希少疾患にも高い関心を持ち、再生医学の観点で全国の協力機関と連携して、難治性呼吸器疾患の病態解明と新しい診断や治療手段の研究開発を進めている。
研究・教育について
私たちは病気によって傷んだ肺の再生を目指して、ヒトiPS細胞から気道や肺胞を構成する細胞を分化誘導する方法を確立したことに始まり、呼吸器再生医学という新しい分野を開拓してきました。研究室では希少疾患を含めて様々な難治性呼吸器疾患について、大きく二つのアプローチで研究を進めています。１つは疾患モデルでiPS細胞を用いて疾患モデルを開発し、動物モデルと補完することで、バイオマーカーを探索したり、治療薬を開発していきます。もう１つは細胞を用いて肺を再生する手段の開発で、多能性幹細胞を肺の臓器細胞に分化誘導して、肺を再構築する方法を開発します。難治性呼吸器疾患の究極的な治療手段は肺移植ですが、ドナー不足は世界レベルでの深刻な課題であり、呼吸器の再生医療が期待されています。大学院ではiPS細胞研究所や医学研究科の行事にも参加しながら、国際的な水準での研究活動を行うことで、将来の基礎から臨床までの研究開発を担える人材を育成していきます。呼吸器をテーマとする研究室は臨床の教室を除くと全国でも限られており、出身大学や学部や医局を問わず、呼吸器の研究に集中したい方の応募を期待します。
図１. ヒトiPS細胞由来のII型肺胞上皮細胞を生きたまま観察して、肺サーファクタントを溜めるラメラ体（赤色）が、刺激を加えることにより放出される様子（緑色に変化）を可視化することに成功した。
Korogi Y et al. In vitro disease modeling of Hermansky-Pudlak syndrome type 2 using human induced pluripotent stem cell-derived alveolar organoids. Stem Cell Reports. 2019;12:431-440.
図2. 線毛機能不全症候群患者から作製したiPS細胞由来の気道上皮細胞を用いて疾患の病態再現に成功した。（写真は線毛上皮細胞の電子顕微鏡像。左上図は健常者由来、上真ん中図は肺組織由来、右上図はiPS細胞由来、下図は原因遺伝子の各アリルの修復株由来。緑矢印は外腕ダイニン、赤と青矢印は内腕・外腕ダイニンの欠損を示す）
Sone N, et al. Multicellular modeling of ciliopathy by combining iPS cells and microfluidic airway-on-a-chip technology. Sci Transl Med. 2021;13 (601), eabb1298.
研究業績
- Tamai K, Sakai K, Yamaki H, Moriguchi K, Igura K, Maehana S, Suezawa T, Takehara K, Hagiwara M, Hirai T, Gotoh S. iPS cell-derived mesenchymal cells that support alveolar organoid development. Cell Rep Methods. 2022; 2(10):100314.
- Suezawa T, Kanagaki S, Moriguchi K, Masui A, Nakao K, Toyomoto M, Tamai K, Mikawa R, Hirai T, Murakami K, Hagiwara M, Gotoh S. Disease modeling of pulmonary fibrosis using human pluripotent stem cell-derived alveolar organoids. Stem Cell Reports. 2021;16(12):2973-2987.
- Ikeo S, Yamamoto Y, Ikeda K, Sone N, Korogi Y, Tomiyama L, Matsumoto H, Hirai T, Hagiwara M, Gotoh S. Core-shell hydrogel microfiber-expanded pluripotent stem cell-derived lung progenitors applicable to lung reconstruction in vivo. Biomaterials. 2021; 276:121031
- Sone N, Konishi S, Igura K, Tamai K, Ikeo S, Korogi Y, Kanagaki S, Namba T, Yamamoto Y, Xu Y, Takeuchi K, Adachi Y, Chen-Yoshikawa TF, Date H, Hagiwara M, Tsukita S, Hirai T, Torisawa Y, Gotoh S. Multicellular modeling of ciliopathy by combining iPS cells and microfluidic airway-on-a-chip technology. Sci Transl Med. 2021; 13: eabb1298.
- Kanagaki S, Ikeo S, Suezawa T, Yamamoto Y, Seki M, Hirai T, Hagiwara M, Suzuki Y, Gotoh S. Directed induction of alveolar type I cells derived from pluripotent stem cells via Wnt signaling inhibition. Stem Cells. 2021; 39: 156-169.
研究室
教授：後藤 慎平
特定拠点助教：曽根 尚之
特定助教：三河 隆太 (医学研究科 呼吸器疾患創薬講座)
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