重度先天性骨代謝疾患に対する再生医療技術開発

研究代表者

分担代表研究者

　低ホスファターゼ症は組織非特異型アルカリホスファターゼ（ALP）の遺伝子変異による遺伝性疾患で、特に重症度の高い周産期型で全身の骨形成が障害され、呼吸筋を支える肋骨などが骨折するために呼吸不全で生後早期に死亡する。これまでに有効な治療方法がなかったが、近年、健常人の骨髄、間葉系細胞等を移植することにより、患者が救命されたというケースが報告された。産業技術総合研究所セルエンジニアリング研究部門では、本疾患に対して島根大学と共同で2004年に３度にわたって患者父親の培養間葉系細胞移植をおこなった。また、いままで報告のない間葉系細胞から分化させた骨芽細胞の移植治療も同症例におこなった。移植から一年以上経過した後でも患者骨片よりドナー由来の遺伝子が検出され、患者は現在も存命している。しかし、ドナー遺伝子のシグナルはきわめて微量であり、患者の長幹骨の変形、脆弱性は残存して根治治療にはほど遠い。すなわち、同種（本症例では父親）の細胞を用いるには限度がある。
　そこで、患者自身の細胞からiPS細胞を樹立し、ALP遺伝子を導入した後、間葉系細胞に誘導あるいは、骨芽細胞に分化させ移植することで、低ホスファターゼ症患者の根治的治療をおこなうことを本研究開発の目的とする。ただし、現段階では、iPS細胞由来の細胞を用いる点で危惧されるテラトーマの形成を否定できない。そこで、その前段階として①間葉系細胞にALP遺伝子を導入した細胞を用いることにより、本症状の改善をはかり、かつ遺伝子導入による細胞治療の安全性を確立する。しかし、ALP遺伝子のみの導入では、延命効果は想定されるも、その改善には限度がある。最近、我々は増殖・分化能力の低下した間葉系細胞にNanog遺伝子を導入、またはSox2遺伝子を導入し、bFGF存在下で培養することにより増殖能と骨分化能が回復することを報告した（Go MJ, Takenaka C, Ohgushi H. Exp Cell Res.314:1147-54, 2008）。そこで、②間葉系細胞にこれらの単一遺伝子を導入して賦活化間葉系細胞を作製ののちALP遺伝子を導入して治療に用いる。　また、永続的な治療効果を得るため、最終的には間葉系細胞に数種の転写因子を導入することで③iPSを作製後ALP遺伝子を導入して治療に用いる。なお、種々の遺伝子がレトロウイルス等を用いて導入されるが、挿入部位によっては癌遺伝子を活性化し、移植細胞が癌化する可能性もある。そこでゲノム挿入部位を特定し、ゲノム挿入部位の安全性を評価した上で移植治療をおこなう。以上の方法により、安全性の高いALP遺伝子導入細胞を早期に作製できる。

(1)	間葉系幹細胞へのALP 遺伝子導入による培養骨作製の検討 ALP遺伝子変異を持つヒト間葉系幹細胞に正常ALP遺伝子導入法、細胞培養法の検討をおこなう。さらに、間葉系幹細胞を賦活化する方法やiPS細胞を作製するための検討をおこなう。
(2)	遺伝子導入細胞の保存施設ならびに遺伝子導入施設整備 臨床応用可能な品質の間葉系細胞の安定的な保存体制の確立を目的として整備された現有施設をさらに発展させ、本計画達成のための治療用遺伝子導入細胞培養および保存施設に応用するための環境整備をおこなう。
(3)	遺伝子導入部位の検索 本計画では種々の遺伝子を間葉系幹細胞に導入するが、治療用の細胞として安全性を担保するため、遺伝子導入部位を同定する方法を検討する。

産総研：セルエンジニアリング研究部門
http://unit.aist.go.jp/rice/index.html●