iPS細胞由来ミニ肝臓培養の分化誘導法の開発

横浜市立大学、東京大学および日本医療研究開発機構の共同研究チームはヒトiPS細胞由来ミニ肝臓の製造に必要な3種類の細胞である肝臓細胞、血管内皮細胞および間葉系細胞をヒトiPS細胞から分化誘導し、ミニ肝臓を培養するための最適な分化誘導法などの開発に成功したと発表しました(2020年10月21日)¹⁾。

生物由来原料基準（厚生労働省によって規定）では、再生医療に使用する細胞作製には、安全性及び安定性の視点から、ヒト以外の動物由来の物質を含むことなく、化学的に組成が明確な培地の使用が望まれています。同共同研究チームは2013年に確立したミニ肝臓の作製技術の再生医療への応用を目指しており、安全なミニ肝臓を作製するための培地を求めていました。このミニ肝臓につきましては、当再生医療トピックスNo.20、「iPS細胞からミニ肝臓　重篤な肝臓病の乳児に移植する臨床研究」を参照ください。

同共同研究チームはヒトiPS細胞の分化誘導条件の検討などから、研究用培地を用いた方法で高い分化誘導効率と機能性を持ったミニ肝臓の作製に成功しています。ミニ肝臓は、ヒトiPS細胞から分化誘導した肝内胚葉細胞と、血管内皮細胞、間葉系細胞を最適な比率で混ぜ合わせることで、in vitro^注1)培養条件下で自律的に創出された肝臓の基となる立体的な肝芽のことです。未分化ヒトiPS細胞の培養用の生物由来原料基準に対応した培地は、京都大学の山中教授らの研究チームによって開発されていますが、ミニ肝臓の分化誘導用培地には生物由来原料基準に対応しない成分が含まれていました。

そのため同共同研究チームは今回、ミニ肝臓を作製する上で必要な肝臓細胞、血管内皮細胞、間葉系細胞をそれぞれ未分化ヒトiPS細胞から分化誘導するための生物由来原料基準に対応した培地、ミニ肝臓を培養するための臨床用分化誘導法の開発と生物由来原料基準に対応した培地の開発を目指しました。これまでに開発されたヒトiPS細胞由来ミニ肝臓に必要なすべての細胞を、ヒトiPS細胞から作製する分化誘導法を基に、肝臓細胞の分化誘導に必要な各ステップの培地と臨床向け分化誘導用サプリメントの検討が行われました。

その結果、全行程に必要な培地もしくはサプリメントが開発、もしくはすでに開発済みの培地の有効性が確認され、それらすべてを組み合わせて製造したミニ肝臓が生体内で肝機能を発揮することも示されたということです。未分化なiPS細胞からミニ肝臓の作製に必要な肝臓細胞、血管内皮細胞、間葉系細胞の分化誘導、ミニ肝臓を培養するための分化誘導法の開発、さらに分化誘導用サプリメントの開発に成功したことになります。

今回開発されたサプリメントは肝臓細胞などの内胚葉細胞のほか、血管、神経など、さまざまな細胞の分化誘導にも有効な生原基対応分化誘導用サプリメントとして、ヒトiPS細胞由来のさまざまな再生医療用細胞の製造における品質・有効性および安全性向上に貢献が期待できるようです。共同研究チームでは現在、国立成育医療研究センターとともにヒトiPS細胞由来ミニ肝臓を用いた再生医療の実現へ向け、研究開発を進めているという。なお、国立成育医療研究センターは、当再生医療トピックスNo.88「ES細胞由来の肝臓の細胞を赤ちゃんに移植　治療は成功」でご紹介しましたが、世界で初めてES細胞から作製した肝臓の細胞を難病の乳幼児に移植し、治療することに成功されています。

(用語解説)

• 注１．in vitro：ヒトや動物個体などから組織の断片や細胞などを取り出して、培養器の中で行う実験です。個体での生物学的反応や病態モデルを手軽に再現できますが、完全な個体レベルの再現ではないため、最終的には個体レベルでの確認が必要になります。一方、in vivoは動物個体をそのまま用いて行う実験です。

(参考資料)

1. マイナビ・ニュース　ウエブサイト：横浜市大など、ヒトiPS細胞由来「ミニ肝臓」培養の最適な分化誘導法を開発、2020年10月23日