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平成19年6月7日

科学技術振興機構(JST)
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京都大学
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マウス体細胞から第2世代人工万能幹細胞の開発に成功

(ヒト人工万能幹細胞の樹立に一歩前進)

 JST(理事長 沖村憲樹)と京都大学(総長 尾池和夫)は、マウス体細胞からES細胞と遜色のない能力をもった第2世代の人工万能幹細胞(iPS細胞)の開発に成功しました。
 胚性幹細胞(ES)細胞(注1)は、高い増殖能とさまざまな細胞へと分化できる多能性を持つことから、再生医学(細胞移植療法)におけるドナー細胞の資源として期待を集めています。しかしES細胞はヒト受精卵から作製するために慎重な運用が求められており、また患者さんへ移植すると拒絶反応が起ってしまいます。そこで患者さん自身の体細胞から直接、ES細胞と同じ能力をもった幹細胞を樹立することが求められています。
 本研究チームは昨年8月に、4つの因子を組み合わせてマウス体細胞に導入することにより、高い増殖能と様々な細胞へと分化できる多能性をもつiPS細胞(注2)(第1世代)の樹立に成功しました。しかし第1世代iPS細胞は、遺伝子発現パターンがES細胞と異なり、分化能力もES細胞より劣ることから、その有用性に疑問の声もありました。
 今回本研究チームは、選択方法を改善することにより、ES細胞と同じ遺伝子発現パターンを示し、分化能力においても遜色のない、第2世代iPS細胞の樹立に成功しました。
 今回の成果により、ヒト体細胞からも第2世代iPS細胞が樹立できるようになれば、脊髄損傷や若年型糖尿病など多くの疾患に対する細胞移植療法につながることが期待されます。
 第2世代iPS細胞の樹立は、ハーバード大学とマサーチュセッツ工科大学の2グループからも同時に報告されました。今後ヒトiPS細胞の開発を巡り、日米での熾烈な競争が予想されています。
 本研究は、JST戦略的創造研究推進事業チーム型研究(CREST)の「免疫難病・感染症等の先進医療技術」研究領域(研究総括:岸本忠三 大阪大学大学院生命機能研究科 教授)における研究課題「真に臨床応用できる多能性幹細胞の樹立」(研究代表者:山中伸弥 京都大学再生医科学研究所 教授)の一環として、山中伸弥(同上)や沖田圭介(日本学術振興会特別研究員)らによって行われています。今回の研究成果は、平成19年6月6日18時(英国時間)に英国科学雑誌「Nature」のオンライン速報版で発表されます。

【研究の背景】

 受精後まもないヒト胚から樹立される胚性幹(ES)細胞は、分化多能性を維持したまま長期培養が可能であり、細胞移植療法の資源として期待されています。しかし、ヒト胚利用に対する倫理的な反対意見も根強く、慎重な運用が求められています。体細胞からES細胞に類似した多能性幹細胞を直接に樹立することができたなら、胚の利用や移植後の拒絶反応を回避することができます。本研究チームは昨年、マウス体細胞に4つの因子(Oct3/4、Sox2、c-Myc、Klf4)をレトロウイルスベクター(注3)で導入することにより、形態や増殖能がES細胞と類似し、分化多能性も持った人工万能幹細胞(iPS細胞)の樹立に成功しました。しかし、第1世代iPS細胞における遺伝子発現パターンをDNAマイクロアレー(注4)で解析すると、多くの違いが認められました(図1)。またES細胞は受精卵に戻すことにより、マウスの全身の細胞に正常に分化し、いわゆるキメラマウス(注5)が誕生しますが、第1世代iPS細胞にはその能力はありませんでした。このことから、第1世代iPS細胞は不完全な多能性幹細胞であると考えられ、その有用性を疑問視する研究者もいました。

【研究の内容】

 本研究チームは、マウス体細胞に第1世代と同じ4因子をレトロウイルスベクターで導入した後、従来よりも厳しい基準でiPS細胞を選択しました。こうして樹立された第2世代のiPS細胞は、形態や増殖能に加えて、遺伝子発現パターンもES細胞と極めて類似していました(図1)。またマウス受精卵に移植すると、第2世代iPS細胞は、マウスの全身のさまざまな細胞に正しく分化し、受精卵由来の細胞と導入したiPS細胞由来の細胞が混ざり合ったキメラマウスが誕生しました(図2)。第2世代iPS細胞は生殖細胞にも分化しており、次の世代では、全身が第2世代iPS細胞に由来するマウスも正常に誕生しました。これらの実験結果は、第2世代iPS細胞の分化多能性はES細胞と比べても遜色がないことを示しています。ただ、これらのマウスの約2割において、甲状腺腫瘍の発生が観察されました。この腫瘍は、4因子のひとつであるc-Mycのレトロウイルスが原因であることがわかりました。再生医学への応用には、c-Mycやレトロウイルスを用いない方法の確立が必要であるという課題も示されました。

【今後の展開】

 今回の成果により、iPS細胞の能力は、ES細胞に引けをとらないことが明らかとなりました。今回の成果が将来、ヒト体細胞からのiPS細胞誘導につながることが期待できます。脊髄損傷や心不全などの患者体細胞からiPS 細胞を誘導し、さらに神経細胞や心筋細胞を分化させることにより、倫理的問題や拒絶反応のない細胞移植療法の実現が期待されます。またこれらの細胞は、疾患の原因の解明や新治療薬の開発に大きく寄与するものです。

図1:DNAマイクロアレーを用いた遺伝子発現パターンの比較
図2:第2世代iPS細胞のキメラマウス形成能
【用語解説】

【論文名】

「Generation of germ-line competent induced pluripotent stem cells」
(和訳題名)
全身の細胞に正常分化できる人工多能性幹細胞の樹立

【研究領域等】

この研究テーマが含まれる研究領域、研究期間は以下の通りです。

戦略的創造研究推進事業 チーム型研究(CREST)
研究領域 「免疫難病・感染症等の先進医療技術」
(研究総括:岸本 忠三(大阪大学大学院生命機能研究科 教授))
研究課題名: 「真に臨床応用できる多能性幹細胞の樹立」
研究代表者: 山中 伸弥 (京都大学再生医科学研究所 教授)
研究期間 平成15年度〜平成20年度

【お問い合わせ先】

山中 伸弥(やまなか しんや)
京都大学 再生医科学研究所
〒606-8507 京都府京都市左京区聖護院川原町53
TEL:075-751-3839 FAX:075-751-4632
E-mail:

瀬谷 元秀(せや もとひで)
独立行政法人科学技術振興機構
戦略的創造事業本部 研究推進部 研究第一課
〒102-0075 東京都千代田区三番町5 三番町ビル
TEL:03-3512-3524 FAX:03-3222-2064
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