プロジェクト

真に臨床応用できるiPS細胞作成技術の完成

具体的な達成目標:

より安全でより誘導効率の高いiPS細胞の樹立法の検討を進め、得られたiPS細胞クローンのゲノム解析と多能性を検証する。同時に、大型動物などを用いて安全性を検証し、最終的には臨床応用グレードのヒトiPS細胞クローンを得るプロトコールを完成する。加えて、ヒト疾患iPS細胞を用いて解明されていない疾患の発症・進行機構に対して洞察し、効果的な薬剤探索の礎とする。具体的な目標として以下を挙げる。

  1. レトロウイルスに依らないiPS細胞樹立法の開発
  2. ヒトiPS細胞とES細胞の比較解析
  3. iPS細胞の安全性の検証
  4. ヒト疾患iPS細胞による病態解明と薬剤探索

研究背景:

山中らはレトロウイルスベクターを用いてマウスの線維芽細胞に4因子(Oct3/4、 Sox2、Klf4およびc-Myc)を導入し、人工多能性幹細胞(iPS細胞)を作出することに成功した。さらに同じ4因子を用いて成人皮膚由来の線維芽細胞からもヒトiPS細胞を樹立することに成功した。iPS細胞は細胞形態や増殖能、遺伝子発現やエピジェネティック状態もES細胞と大きな相違は認められない。iPS細胞はin vitroでの分化誘導、および奇形腫形成の実験から、三胚葉系への分化能を持つことがわかった。さらに、マウスiPS細胞を胚盤胞に移植することにより、生殖系列も含め全身に寄与するキメラマウスも生まれた。これらのことから、マウスiPS細胞はES細胞と同等の多能性を有することが明らかになった。一方、ヒトiPS細胞に関しては、キメラマウスや生殖系列への寄与といった";ゴールドスタンダード;が存在せず、ヒトiPS細胞とES細胞の能力が同一であるかは不明のままである。

iPS細胞の臨床応用のためには、安全性、特に移植後の腫瘍発生について十分に検討する必要がある。実際、マウスiPS細胞由来のキメラマウスおよびその子孫にc-Mycレトロウイルスの再活性化が原因と考えられる腫瘍発生が認められる。私たちはその後、c-Mycレトロウイルスを用いないiPS細胞樹立に成功し、MycマイナスiPS細胞に由来するキメラマウスにおいては、腫瘍発生頻度の上昇が認められないことを報告した。しかしc-Mycレトロウイルスを用いないと、iPS細胞の樹立効率は著しく低下する。また他の3因子のレトロウイルス挿入による腫瘍発生の危険性も消去されたわけではない。さらに、明らかな腫瘍形成は伴わないが死亡率の上昇も観察されている。これはMycレトロウイルスの有無に関係ないことが確認されている。
難病や治療法の無い疾患に悩まされている患者さんは少なくない。疾患iPS細胞からは今までは入手困難であった組織を分化誘導できるので、これまでに解明されていない疾患の発症や進行の機序の解明や治療薬の探索が待たれる。

期待される成果:

  1. 初期化因子を細胞内に導入するベクターの選択、腫瘍形成を回避できる初期化因子の探索、初期化を容易にする細胞内外の環境を整える等の種々の要素を考慮し、それらの組み合わせを工夫して研究を推進すれば、より安全で、より誘導効率の高いiPS細胞樹立法を開発できる。
  2. 樹立したiPS細胞とES細胞の分化能力や様々の特性を徹底的に比較して、よりES細胞に近似したiPS細胞を選択する。選択されたiPS細胞の作製方法等を再確認しながら技術標準化を行える。
  3. マウス評価系のみならず大型動物でのヒトiPS細胞安全性評価系を構築し、マウス等の小動物とは異なった時空間的スケールでの研究を推進する。また、大型動物のMHCホモ集団の形成やSCID作製が達せられれば、移植による安全性評価がより確実となり、適切な方法によるヒトiPS細胞の評価が実現される。また、他の研究機関への実験動物の提供が可能となり再生医療研究の加速化が期待される。
  4. 疾患特異的iPS細胞から今までは入手困難であった組織を分化誘導できるので、これまでに解明されていない疾患の発症や進行の機序を洞察できる。病態を解明しつつ発病や進行を左右する因子を指摘し、それを指標として薬剤探索が可能となる。一方、この研究を通して短時間での効率の良い分化誘導法の開発が期待され、再生移植治療への有用性が高い。