ES細胞から「ミニ小腸」作製…難病の原因解明、新薬開発に期待
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様々な細胞に変えられるため『万能細胞』とも呼ばれるヒトの「ES細胞(胚性幹細胞)」や「iPS細胞(人工多能性幹細胞)」。
国立成育医療研究センター(東京都世田谷区)は1月12日、万能細胞のヒト胚性幹細胞(ES細胞)やiPS細胞から、小腸に似た(構造や動きが本物に近い)『ミニ小腸』を試験管内で作り出したと発表した。研究には大日本印刷や東北大学も協力している。
小腸では食べ物を消化吸収したり、大腸へ送り出したりする器官だが、構造は複雑で培養は難しいとされる。生体と同様の動きをする腸管の再現は困難とされ、過去には小腸組織の一部を「平面」に作った例はあるが、今回のような「立体」に再現したケースは初めて。同研究成果は米臨床研究学会誌にも掲載されている。
構造が複雑な小腸を再現した『ミニ小腸』
今回、立体に再現されたミニ小腸の大きさは1～2センチメートル。ヒトの腸管を小さくしたような複雑な立体臓器になっており、収縮・膨張して、物質吸収などの能力がある。伸縮を繰り返す腸特有の動きも再現されており、便秘薬や下痢止め薬を与えることで、食べ物を送る「ぜん動」のような動きが活発になったり収まったりして生体と同じように反応する。
ミニ小腸はiPS細胞からも作製可能だが、作成効率や組織の成熟度はES細胞の方が優れているという。先天性の小腸の疾患や潰瘍性大腸炎などの難病の治療法の開発にも活用することが期待される。
ヒトES細胞の培養法を工夫して作製
今回研究チームではES細胞の培養法を工夫した。「微細加工技術」を用いて培養プレートに小さな凹凸を作り、その中にヒトES細胞を入れ、3種類の特殊なタンパク質を加えて約2ヶ月培養。
その後、細胞が集まって1～2センチメートル程の「風船状」になったミニ小腸組織に成長すると、ミニ小腸は培養プレートから離れるように培養液に浮かんだという。培養液には動物の成分は含まれておらず、細菌感染などの恐れは少ないという。
作製されたミニ小腸は、消化液の分泌や栄養吸収が行われる組織や筋肉・神経なども確認できたという。また、培養皿の中で1年以上は機能することも確認されたため、創薬に応用しやすそうだ。
薬剤研究や病気の発症メカニズムの解明に期待
今回開発されたミニ小腸では、細胞の移植や開発中の薬剤の副作用評価などで様々な疾患の発症メカニズムの解明、治療法の開発や創薬に活用することが期待されている。
例えば、クローン病は新生児には治療薬がない腸の難病だが、患者のiPS細胞からミニ小腸を作製することで病気の再現によるメカニズム解明・新薬開発などを探ることが出来そうだ。
アメリカなどではヒトES細胞から作製した目・神経などの細胞移植の臨床試験もすでにスタートしている。
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