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世界初の“3次元”腎臓組織、ES・iPS細胞で

掲載日:2013年12月13日

熊本大学発生医学研究所の西中村隆一教授らの研究グループは、マウスの受精卵から作られたES細胞(胚性幹細胞)とヒトの皮膚から作られたiPS細胞(人工多能性幹細胞)からそれぞれ、糸球体と尿細管を伴った3次元の腎臓組織を作成することに世界で初めて成功した。科学誌『セル・ステム・セル(Cell Stem Cell)』(オンライン版)に12日(米東部時間)に発表した。

腎臓では、毛細血管の集合体となる「糸球体」で血液をろ過し、そこから出た“尿の元”をさらに「尿細管」で必要な栄養分や水分を再吸収することで“尿”を産生し、体内の体液バランスの維持や血圧の調整などをしている。

研究グループは、マウスの胎児期の「腎臓前駆細胞」(腎臓の元になる細胞)を作るのに必要な5種類の成長因子(タンパク質)を特定した。この5因子の適切な組み合わせと濃度の変化によって、マウスのES細胞とヒトのiPS細胞から効率よく腎臓前駆細胞を試験管内で作る手法を開発した。これらの腎臓前駆細胞をさらに培養することで、糸球体と尿細管の両方を伴った3次元の腎臓組織を作った。

これまでにも腎臓前駆細胞を試験管内で作成したとの報告はあったが、いずれもごく少数の管様構造の形成能力しか示せなかった。今回のように、明確な糸球体と尿細管を含む3次元の腎臓組織を作ったのは世界で初めてだという。

作製した3次元の腎臓組織が、実際に尿を産生するためには、さらなる腎臓細胞の成熟化と尿を排出する「尿管芽」などの仕組みを作ることが必要だが、今回の成果は、困難と考えられてきた腎臓の再生医療研究や、腎臓病の原因解明と新薬の開発が一気に加速すると期待されるという。

今回の研究は、科学技術振興機構(JST)の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」の支援で行われた。

マウスES細胞から作成した腎臓組織 マウスES細胞から作成した糸球体
マウスES細胞から作成した腎臓組織(左)、糸球体(右)
ヒトiPS細胞から作成した腎臓組織 ヒトiPS細胞から作成した糸球体
ヒトiPS細胞から作成した腎臓組織(左)、糸球体(右)
(提供:熊本大学)
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