異種動物胎仔の体内環境を用いたヒトiPS細胞から膵臓の作製

• 研究課題/領域番号: 21K19506
• 研究種目: 挑戦的研究(萌芽)
• 配分区分: 基金
• 審査区分: 中区分54:生体情報内科学およびその関連分野
• 研究機関: 京都大学
• 研究代表者: 長船 健二 京都大学, iPS細胞研究所, 教授 (80502947)
• 研究期間 (年度): 2021-07-09 – 2023-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2022年度)
• 配分額: 6,500千円 (直接経費: 5,000千円、間接経費: 1,500千円); 2022年度: 3,250千円 (直接経費: 2,500千円、間接経費: 750千円); 2021年度: 3,250千円 (直接経費: 2,500千円、間接経費: 750千円)
• キーワード: iPS細胞 / 1型糖尿病 / 異種動物 / 膵臓再構築 / 再生医療 / 膵臓移植 / 膵島移植 / 体内環境

研究開始時の研究の概要

本研究では、1型糖尿病に対する膵島移植のドナー不足の問題解決に向けて、ヒトiPS細胞から異種動物胎仔の体内環境を用いた膵臓の作製方法を開発する。ヒトiPS細胞由来膵前駆細胞を、膵臓形成不全となるPdx1やPtf1a遺伝子のノックアウトマウスの胎仔膵組織へのin vitroでの注入や子宮内の胎仔膵臓形成部位への移植によって、マウスとヒトのキメラ膵臓を形成する。また、細胞膜蛋白質などをコードする遺伝子のsiRNAを導入したヒトiPS細胞由来膵前駆細胞を用いてマウスとのキメラ膵組織を形成するスクリーニングを行うことで、異種間キメラ臓器形成の促進因子を同定し、高効率なキメラ膵臓形成技術を開発する。

研究成果の概要

本研究では、ヒトiPS細胞由来膵前駆細胞からマウス胎仔の体内環境を用いて膵臓臓器を作製する目標に向けて、膵臓形成不全となる遺伝子改変マウスの子宮内胎仔への細胞注入によって、ホストマウス体内でドナー細胞由来の膵組織を作製する移植法の開発を行った。また、ヒトとマウスのキメラ膵組織形成の促進因子を同定するためのスクリーニング系を構築した。今後、siRNAスクリーニングによるキメラ化促進因子の同定とその遺伝子を改変したヒトiPS細胞由来膵前駆細胞とマウス体内環境を用いた膵臓の作製法開発を達成し、ヒトiPS細胞由来膵臓から摘出した膵島を用いた1型糖尿病に対する新規細胞療法の開発に繋げる。

研究成果の学術的意義や社会的意義

1型糖尿病は自己免疫等により膵β細胞が破壊されることで発症し、生涯にわたってインスリン治療を必要とする。特に頻回のインスリン注射を行っても血糖コントロールが不安定な患者では、致死的な重症低血糖などを引き起こす。1型糖尿病の根治的治療法である膵島移植における深刻なドナー不足の問題の解決に向けて、無限の増殖能を有するヒトiPS細胞から作製される膵島組織を1型糖尿病患者に移植する再生医療が期待されている。今後、本研究の成果をもとに、ヒトiPS細胞から臓器としての膵臓を作製し、そこから機能的に成熟した膵島組織を採取し、膵島移植に使用する再生医療の開発に繋げる。