臓器提供不足に対する新たな希望！中国の科学者が豚の体内でヒトの中期腎臓を再現

9月7日、中国科学院広州生物医学衛生研究所の研究チームが国際学術誌「Cell Stem Cell」に表紙記事を発表した。研究者らは、最適化された胚補償技術システムと組み合わせた新しいタイプのヒト人工多能性幹細胞を使用し、腎臓欠損ブタモデルにおけるヒト化中腎の異種生体内再生を達成した。これは、ヒトの機能的臓器の異種生体内再生の世界で初めての報告例です。

臓器移植は多くの末期疾患に対する唯一の効果的な治療法となっているが、臓器提供の深刻な不足により、この治療法の広範な臨床応用が制限されている。

「異種動物における幹細胞ベースの臓器再生は、将来この問題を解決する理想的な方法となるだろう。」中国科学院広州生物医学衛生研究所の研究員で、論文の共同責任著者の一人である頼良雪氏は、この方法で得られるヒト化臓器は、より包括的な細胞タイプとより完全な臓器構造と機能を備えているだけでなく、ドナー細胞が患者自身の体から得られるため、異種臓器移植や同種臓器移植における免疫拒絶などの問題を効果的に回避できると紹介した。

しかし、胚補償技術に基づくヒト化臓器異種移植の生体内再生を達成するには多くの障害があります。豚でヒトの臓器を培養するというアイデアは、ヒト多能性幹細胞の分化能力が不十分で異種動物の胚における生存能力が低いこと、大型動物モデルが提供する臓器欠陥ニッチの形成が困難であること、異種胚キメラ補償技術システムが不完全であることなどの理由で成功していない。

突破口を模索するため、中国科学院広州生物医学衛生研究所のLai Liangxue氏、Pan Guangjin氏、Miguel A. Esteban氏の研究グループが共同研究チームを結成した。中国科学院の戦略的主導科学プロジェクト「臓器再建と製造」の支援を受けて、彼らは5年以上にわたり、ヒト腎臓の異種再生という世界的に難しい問題の研究を行ってきました。

研究チームは、ヒト-ブタ胚補償技術システムをあらゆる面で最適化し、最終的に理想的な胚補償技術プロセスを決定しました。それは、桑の実から初期胚盤胞段階までの3〜5個のヒトドナー細胞を注入してキメラ胚を構築するというものです。キメラ胚を、胚培養液と幹細胞培養液とを等量混合した培地で24時間培養した後、発情周期を同期させた代理豚に移植し、キメラ豚胎児を得る。

研究概要。写真はインタビューを受けた部隊から提供された

研究チームはついにヒト化中腎の異種生体内再生に成功した。この研究では、関連する倫理規定と国際慣行を厳守し、妊娠3〜4週間以内に妊娠を中絶しました。

「最終的に、妊娠25日目の中腎キメラ胎児2体と妊娠28日目の中腎キメラ胎児3体が得られました。これらのキメラ胎児の中腎におけるヒト細胞の割合は最大70%に達し、ヒト細胞で形成された中腎尿細管の割合は最大58%に達する可能性があります。」論文のもう一人の共著者で、中国科学院広州生物医学衛生研究所の研究者である戴震氏は、腎臓の発達に重要な機能遺伝子SIX1、SALL1、PAX2、WT1の免疫蛍光染色の結果、ヒトドナー細胞がこれらの遺伝子を発現する機能細胞に分化したことが証明され、胚の発達とともに、腎臓欠損のブタ胎児のヒトドナー細胞がヒト化腎臓の生成をサポートできることを示したと紹介した。

この成果は、幹細胞と胚補償技術に基づいて、大型異種動物でヒト化された機能的固形臓器を再現できることを初めて実証しました。これは、臓器欠損の大型動物モデルを用いて生体内で異種臓器再生を行うための重要な第一歩であり、ドナー臓器の深刻な不足問題を解決する上で大きな意義があります。

出典：科技日報