高次構造を持つ腎臓をES細胞から作ることに成功

【ポイント】

• 腎臓を作るために必要な３種類の細胞のうち、間質前駆細胞をマウス多能性幹細胞 (ES細胞)から誘導する方法を確立した。
• 誘導した間質前駆細胞を、残り２種類の細胞と組み合わせることで、高次構造を持つマウス腎臓を多能性幹細胞のみから作ることに成功した。
• 腎臓という複雑な臓器本来の構造を試験管内で多能性幹細胞から作った初めての例であり、ヒトへの応用が期待される。

【概要説明】

　腎臓は、多数に分岐する管の周囲に濾過を司る装置が配置された複雑で高次な構造を持つ臓器です。この「高次構造」は、「ネフロン前駆細胞」、「尿管芽」、「間質前駆細胞」という３種類の前駆細胞から作られます。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これまでに、この３つのうち２つの前駆細胞（ネフロン前駆細胞と尿管芽）を多能性幹細胞（マウスES細胞やヒトiPS細胞）から誘導する方法を確立してきました。今回、同グループの谷川俊祐講師、田中悦子大学院生らは、マウスES細胞から間質前駆細胞を誘導する方法を開発しました。さらに誘導した間質前駆細胞を、同じくマウスＥＳ細胞から誘導したネフロン前駆細胞と尿管芽と組み合わせることで、完全にマウスES細胞由来の腎臓の高次構造を構築することに成功しました。作った腎臓組織をマウスに移植すると血管が進入し、成熟がさらに進みました。
　本研究は、腎臓という複雑臓器特有の高次構造を試験管内で完全に多能性幹細胞のみから構築することに成功した初めての例です。この技術をヒトの多能性幹細胞 (iPS細胞) に応用すれば、移植用の臓器を作るという次世代の再生医療に向け大きな前進となります。また、腎臓疾患の病態解明と創薬開発に繋がることも期待されます。
　本研究成果は、科学雑誌「Nature Communications」のオンライン版に2月1日に掲載されました。
※本研究は、文部科学省科学研究費補助金（基盤研究（S））の支援を受けました。

【今後の展開】

　ネフロン前駆細胞と尿管芽をヒトiPS細胞から誘導する方法は既に同グループから発表済みです。間質前駆細胞の誘導法をヒトのiPS細胞に適用すれば、高次構造を持つヒト腎臓を作れるようになるはずであり、将来の移植可能な腎臓作製に向けた重要な技術基盤になります。また、より本物に近い腎臓を作ることで、病態の再現や創薬への貢献も期待されます。
分岐する管構造の周囲に機能ユニットが配置されるという高次構造は腎臓に限ったものではなく、肺や肝臓、膵臓など多くの臓器に共通しています。今回用いた間質前駆細胞誘導法の原理を応用すれば、他臓器でも同様の高次構造を試験管内で作れるようになる可能性があります。

【論文情報】
論文名：Generation of the organotypic kidney structure by integrating pluripotent stem cell-derived renal stroma
著者：Shunsuke Tanigawa, Etsuko Tanaka, Koichiro Miike, Tomoko Ohmori, Daisuke Inoue, Chen-Leng Cai, Atsuhiro Taguchi, Akio Kobayashi & Ryuichi Nishinakamura
掲載誌：Nature Communications
doi：10.1038/s41467-022-28226-7
URL：https://www.nature.com/articles/s41467-022-28226-7

【詳細】

プレスリリース（PDF 636KB）