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» 2015年03月17日 08時00分 UPDATE

医療技術ニュース:ヒトiPS細胞から硝子軟骨を作製、移植再生治療開発に前進

京都大学iPS細胞研究所の妻木範行教授らの研究グループは、ヒトiPS細胞から軟骨細胞を誘導し、さらに硝子軟骨の組織を作製してマウス、ラット、ミニブタへ移植し、その安全性と品質について確認した。

[MONOist]

 京都大学は2015年2月27日、ヒトiPS細胞から軟骨細胞を誘導し、硝子軟骨組織の作製に成功したと発表した。さらに、作製した硝子軟骨組織をマウス、ラット、ミニブタへ移植し、その安全性と品質について確認したという。研究は、同大iPS細胞研究所(CiRA)の妻木範行教授、山下晃弘研究員らの研究グループが、同大大学院医学研究科の松田秀一教授らのグループと共同で行ったもので、同月26日(米国東部時間)に米科学誌『Stem Cell Reports』で公開された。

 関節軟骨は、骨の端を覆い、腕や膝を曲げた時などにかかる衝撃を吸収する組織で、正常な関節軟骨は硝子軟骨と呼ばれている。けがなどの損傷で軟骨が線維化すると元に戻ることはなく、関節をスムーズに動かせなくなったり、痛みや炎症が起こることもある。その治療法の1つに自家軟骨細胞移植術があるが、高品質で十分な量の軟骨細胞を用意することが難しく、また軟骨細胞は、培養して増やすと線維芽細胞様に変質するなどの問題があった。

 同研究グループでは、これらの問題を克服するため、患者の細胞からヒトiPS細胞を作製し、これを増やしてから良質な軟骨細胞を作製して硝子軟骨を作る研究を進めてきた。さらに今回、ヒトiPS細胞から分化誘導した軟骨細胞に生体内で純粋な硝子軟骨を作る能力があること、生体内の軟骨欠損に移植した組織が欠損部を支えること、動物に移植した時に腫瘍を作らないことの確認を目標に研究を行った。

 実験では、まずXI型コラーゲン遺伝子にEGFP遺伝子をつなげたものを、ヒトiPS細胞に導入することで、軟骨細胞になると蛍光を発するヒトiPS細胞株を作製した。この細胞株を利用し、軟骨へ分化させるには培養液に3種のタンパク質(BMP2、TGFβ1、GDF5)を含める必要があることを発見した。また、このヒトiPS細胞由来軟骨細胞から、足場材を使わず軟骨組織を作製する培養法を確立し、ヒトへの移植にも実用できる規模の軟骨組織塊を作り出すことに成功した。

 さらに、この軟骨組織を免疫不全マウスへ移植したところ、良質な硝子軟骨が形成され、少なくとも3カ月間は腫瘍形成や転移が見られず、移植細胞の安全性も確認できたという。加えて、関節軟骨を損傷させたラットやミニブタの患部に移植したところ、生着して損傷部を支え、近接する軟骨組織と融合し得る能力があることも確認した。

 今回の研究成果は、iPS細胞由来軟骨細胞の関節軟骨損傷患者への移植再生治療に向けた、安全性・有効性確認の第1歩となったとしている。今後は、ヒトへの臨床応用を目指し、有効性や安全性の確認などについてさらにデータを積み重ねる予定だという。

photo ヒトiPS細胞から硝子軟骨組織を誘導するための培養方法
photo マウス皮下に移植した軟骨組織塊の品質確認
photo ラットの関節移植した軟骨組織塊の品質確認
photo ミニブタの関節に移植した軟骨組織塊の生着を確認

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