世界で初めてヒト iPS 細胞から 3 次元腎臓組織作成に成功

世界で初めてヒト iPS 細胞から 3 次元腎臓組織作成に成功

2013-12-13 熊本大学

熊本大学発生医学研究所の研究グループは、胎内における腎臓の形成過程を明らかにし、この知見に基づいて試験管内でマウスES細胞※1及びヒトiPS細胞※2から3次元の腎臓組織を誘導することに成功しました。科学雑誌「Cell Stem Cell」オンライン版に12月12日12:00正午(アメリカ東部時間)【日本時間の12月13日午前2時より情報解禁】に掲載されます。本成果は、腎臓が母胎内で形作られる仕組みを明らかにするとともに、世界で初めて試験管内での3次元腎臓組織の構築を実現したもので、腎臓の再生医療へ向けた大きな一歩です。またこの方法を元に、腎臓の病気を試験管内で再現できる可能性があり、病因の解明と創薬開発につながることが期待されます。

この研究は、熊本大学発生医学研究所腎臓発生分野の太口敦博さん(大学院医学教育部博士課程4年次)、西中村隆一教授らが行ったもので、科学技術振興機構CREST「人工多能性幹細胞(iPS細胞)作成・制御等の医療基盤技術」、科学研究費補助金、熊本大学グローバルCOE「細胞系譜制御研究の国際的人材育成ユニット」の支援を受けました。

(概要)
腎臓の大部分は胎児の下半身の元となる特殊な細胞(体軸幹細胞※3)に由来することを発見した。 この細胞から腎臓の元となる細胞(腎臓前駆細胞※4)を作成する方法を確立した。マウス ES 細胞とヒト iPS 細胞から試験管内で3次元の腎臓組織を作成することに成功した。

腎不全による人工透析患者数は増加の一途をたどり、社会的問題にもなっているものの、腎移植の機会は限られており、再生医療への期待が高まっています。しかしながら、網膜や心臓、膵臓といった多くの臓器で臨床応用も視野に入れた再生医療研究が進む一方で、腎臓を創ることは極めて困難でした。そこでまず、腎臓がマウスの胎内で作られる仕組みに着目しました。これまでに、胎児の腎臓は「腎臓前駆細胞」という腎臓の元となる細胞から形作られることが知られていました。しかしながら、この腎臓の元となる細胞自身がどのようにしてできるのかは全く明らかになっていませんでした。今回我々は、この腎臓のもととなる細胞、「腎臓前駆細胞」が、体の下半身のみを作る特殊な細胞「体軸幹細胞」に由来することを見いだしました。さらに、マウス胎児の体軸幹細胞を試験管内で培養し、体軸幹細胞から腎臓前駆細胞を作るのに必要な 5 種類のたんぱく質を突き止めました(図1参照)。これをもとに、マウス ES 細胞とヒト iPS 細胞の両方から体軸幹細胞を経由して、試験管内で腎臓前駆細胞を作成する方法を確立しました。この腎臓前駆細胞をさらに培養することで、試験管内で3次元の腎臓組織を作成することに成功しました。

試験管内で3次元の腎臓組織を作ったという報告は世界で初めてであり、腎臓の再生医療の扉を開ける成果と言えます。これをきっかけに、これまで困難と考えられてきた腎臓の再生医療研究、さらには腎臓病の原因解明と新薬の開発が一気に加速するものと期待されます。

※1 ES 細胞:受精卵から作られた万能細胞
※2 iPS 細胞:皮膚から作られた万能細胞
※3 体軸幹細胞:体の下半身を形作る元となる細胞
※4 腎臓前駆細胞:腎臓を形作る元となる細胞

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