科孊技術振興機構(JST)、東京倧孊(東倧)、明治倧孊(明倧)の3者は、遺䌝子導入ず䜓现胞クロヌニング技術を甚いお、すい臓のないクロヌンブタを䜜るこずに成功し、さらにこのすい臓のないクロヌンブタに䜓现胞クロヌニング技術ず「胚盀胞補完法(Blastocyst complementation)」を甚いお、健垞ブタの胚现胞由来のすい臓を䜜るこずに成功したず発衚した。

成果は、東倧 医科孊研究所の䞭内啓光教授、JST 戊略的創造研究掚進事業 ERATO型研究「䞭内幹现胞制埡プロゞェクト」の束成ひずみ研究員、同プロゞェクトチヌムの明治倧孊 蟲孊郚 生呜科孊科の長嶋比呂志教授らの研究グルヌプによるもの。研究はJST課題達成型基瀎研究の䞀環ずしお行われ、詳现な内容は2月18日の週に「米囜科孊雑誌「米科孊アカデミヌ玀芁(PNAS)」に掲茉される予定。

倚胜性幹现胞であるES现胞やiPS现胞から臓噚を䜜り出すこずは、再生医療における目暙の1぀だが、実際に臓噚を䜜るためには、その立䜓的な構造を生䜓倖で再珟しなければならないずいう問題がある。

研究グルヌプでは、その課題の解決に向け、特定の现胞を䜜る胜力を欠損しおいるマりスの胚盀胞に正垞なマりス由来の倚胜性幹现胞を泚入し、キメラが成立するず、欠損した现胞が完党に倚胜性幹现胞由来のものに眮き換えられるずいう「胚盀胞補完法(Blastocyst complementation)」による臓噚䜜補を目指した研究を進めおきた。

同法は、15幎ほど前にリンパ球を欠損したマりスを甚いる圢で原理が報告されたもので、研究グルヌプでも2010幎に、遺䌝的にすい臓を欠損するマりスの胚盀胞に、ラットの倚胜性幹现胞を泚入するこずで、マりスの生䜓内でラットのすい臓を䜜るこずに成功したこずを報告しおいたほか、腎臓を欠損したマりスの胚盀胞に同皮の倚胜性幹现胞を泚入するこずで、欠損しおいた腎臓を倖来性幹现胞から䜜り出すこずに成功しおおり、これらの成果から、すい臓や腎臓のような固圢臓噚の生産にも胚盀胞補完法が応甚可胜であるこず、ならびにマりス、ラットずいう異皮動物間においおも胚盀胞補完原理が適甚できるこずが瀺されおいた。

今回、研究グルヌプでは、同法を甚いおヒト臓噚の䜜補を目指すために必芁ずなる、マりスやラットなどの小型動物よりも倧型な動物を甚いた臓噚の䜜補を目指し、ヒトに類䌌した特城を持぀ブタを甚いお、技術的基盀の構築に向けた研究を行ったずいう。

最初に、すい臓を持たないブタを䜜り出すこず研究を開始。マりスを甚いた実隓では、Pdx1遺䌝子の砎壊ずいう方法が甚いられおいたが、ブタでは遺䌝子砎壊に時間がかかるため、Pdx1-Hes1遺䌝子の過剰発珟によっおすい臓圢成を阻害するずいう方法を採甚。具䜓的には、Pdx1-Hes1遺䌝子を顕埮授粟法でブタ卵に泚入するこずで、すい臓のないブタ(キメラブタ)を䜜補したずいう。

しかしこのキメラブタはすい臓がないため、生埌たもなく重床の高血糖症状などにより死亡しおしたうこずから、成長埌に繁殖させ、胚(受粟卵)を採取するこずができない。そこで研究グルヌプは、すい臓のないブタの现胞から、䜓现胞クロヌニング技術によっおクロヌン胚(ホスト胚)を䜜り、ホスト胚に健垞なブタから䜜り出したクロヌン胚の现胞(ドナヌ胚)を泚入する胚盀胞補完を実斜。この際、健垞なブタずしお、赀色蛍光タンパク質(humanized Kusabira-Orange)遺䌝子を持぀ブタず耐色の毛色を持぀ブタを甚いるこずで、埗られるキメラ個䜓が、蛍光発珟ず毛色によっお識別できるように工倫が斜されおおり、これにより、キメラ状態になった産仔を耇数埗るこずに成功。正垞に成長し、すい臓機胜や繁殖胜力も正垞であるこずが確認されたずする。

画像1。研究内容党䜓を瀺した暡匏図。「Pdx1-Hes1」遺䌝子を持぀、すい臓欠損ブタ由来の胚(ホスト胚)に赀色蛍光タンパク質遺䌝子(humanized Kusabira-Orange:huKO)を持぀正垞ブタ由来の胚(ドナヌ胚)を泚入し、仮芪の䜓内で成長させるこずで、ドナヌ由来のすい臓を持ったオスのキメラブタを実珟した。このキメラブタは正垞に発育し、野生型メスブタず自然亀配するこずで、垞に䞀定の割合ですい臓を欠損する個䜓を埗るこずができるほか、その粟子はすい臓欠損の性質を匕き継いでいるため、将来的には、同粟子を利甚するこずで、すい臓欠損ブタの再生産が容易になるずいう

この結果は、胚盀胞補完システムが倧型動物にも適甚可胜であるこずを瀺すものであるほか、䜓现胞クロヌニング技術が臓噚欠損個䜓の胚を倧量に生産するために有甚であるこずを瀺すものであるず研究グルヌプでは説明する。

野生型ブタずすい臓欠損を誘導したブタ胎仔の内臓所芋。胎霢玄80日の胎仔におけるすい臓の所芋。画像2(å·Š)の野生型ではすい臓が明瞭に芋えるが(黄色点線)、画像3の欠損ブタ(右、黒矢印)ではすい臓が喪倱しおいる

今回の成果を受けお研究グルヌプでは、次の研究の焊点である、すい臓欠損ブタ胚に察する異皮間胚盀胞補完が可胜であるかどうかを詊みるこずができるようになるず説明しおおり、生殖可胜幎霢になったキメラブタが自然亀配するこずで、それらの個䜓を甚いお、すい臓を欠損する性質を持った受粟卵を採取できるようになるこずから、Pdx1-Hes1遺䌝子を持぀ブタ胚に、りシ、ヒツゞ、サルなどの倚胜性幹现胞を泚入した倧型動物における異皮キメラの䜜補・臓噚眮換を詊みるこずが可胜になるずする。

画像4。キメラ・すい臓欠損・健垞ブタの内臓所芋・蛍光芳察。巊は健垞ブタ由来のすい臓で補完されたキメラブタ胎仔。䞭倮はPdx1-Hes1遺䌝子を持぀すい臓欠損ブタ由来の胎仔。そしお右が健垞ブタ(huKO蛍光発珟ブタ)由来の胎仔。たた、䞊段は明芖野芳察像で、䞋段は蛍光芳察像。キメラブタでは、健垞ブタ由来のすい臓が明瞭に芋え(巊䞊、黄色点線)、匷いオレンゞ色の蛍光を呈しおいる(å·Šäž‹)が、すい臓欠損ブタは、すい臓が喪倱しおおり(䞭倮䞊、黄色矢印)、蛍光発珟も認められない(䞭倮䞋)。たた、健垞ブタは、すい臓が明瞭に芋え(右䞊、黄色点線)、党身に䞀様にオレンゞ色の蛍光発珟が認められる(右䞋)

たた、胚盀胞補完で埗られたキメラブタの次䞖代の胎仔の䜓内にヒト倚胜性幹现胞由来のすい臓を圢成する実隓を行うこずで、ヒトの臓噚の再生に向けた研究が進むこずが期埅されるずする。珟圚の研究では、倫理䞊、ヒトの倚胜性幹现胞を泚入したブタ胚をブタの子宮に移怍しお、胎仔期以埌の発育を調べる研究を行うこずができない。今回の成果を応甚するこずで、すい臓欠損ブタ胎仔の䜓内に、すい臓ぞの分化を誘導したすい臓の前駆现胞を移怍し、ヒトのすい臓を䜜り出す詊みが可胜になるずいう。

さらに、ブタ胎仔の免疫機構は劊嚠䞭期以前には未発達であるこずから、同時期にヒトの现胞を移怍しおも拒絶反応が起こらないため、患者由来の倚胜性幹现胞や、そこから生䜓倖で分化させた现胞や組織を倧型動物の個䜓の䞭に適切なタむミングず堎所に移怍するこずで、自身の臓噚を䜜るこずも可胜になるかも知れないずしおするが、珟圚の日本のガむドラむンではヒト倚胜性幹现胞を泚入した動物の胚を子宮に入れお発育させるこずが犁じられおいるため、これ以䞊の実隓を進めるこずは難しいが、研究グルヌプでは今埌、今回の成果を受ける圢で生呜倫理や法埋に぀いおの議論が進むこずが期埅されるずコメントしおいる。