特集:幹細胞を医療現場へ
動物で育てるヒトの臓器

詫摩雅子(編集部)
200908

日経サイエンス 2009年8月号

3ページ
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 バカンティとランガーらが1990年代に提唱した組織工学は,あくまでも生体の外で移植用の組織や臓器を作ろうというアイデアだ。金属や樹脂,セラミックスで作る人工関節や埋め込み型人工心臓などとの違いは,材料として生きた細胞を使っている点にある。組織工学の成否を握っているのは,発生段階や自然治癒のプロセスをどこまで生体外で再現できるかだ。
 幹細胞を使った再生医療のうち,細胞シート(皮膚や角膜など)はすでに使われているし,年内にも米国で胚性幹細胞(ES細胞)を使った脊髄損傷の臨床試験が行われる予定だ。だが,22ページからの記事にもあるように,生体外で細胞を培養して丸ごとの臓器を作るのはまだ先になる。生体内で起きていることを再現するのが難しいのなら,いっそ生体の力を借りて臓器を作ろうというアイデアがある。
 7月中旬,フルオープンする自治医科大学の先端医療技術開発センター(CDAMTec)は,医学研究用のブタを中心とした大型動物の実験・研究・研修施設で,ブタでの遺伝子組み換え実験なども行える国内で初めての施設だ。ここでの大きな目標の1つは「移植可能なヒト臓器の作成を目指す」ことだと小林英司(こばやし・えいじ)客員教授は言う。
 生体の力を借りた臓器づくりとしては,動物にヒト臓器を丸ごと作らせてそれを移植するアイデアがある。例えば,東京大学医科学研究所の中内啓光(なかうち・ひろみつ)教授は遺伝子に欠陥があって腎臓を作ることのできない腎臓欠損マウスの初期胚に,健康なマウスのES細胞を移植して母胎に戻す実験を行っている。生まれてきた仔マウスは両方の細胞がまだらに入り混ざったキメラマウスとなるが,腎臓はすべてES細胞由来だった。腎臓欠損マウスの側には腎臓を作る能力がないためだ。遺伝的な臓器欠損ブタはまだ作られていないが,同じ手法をヒトiPS細胞と臓器欠損ブタで行えば,ブタにヒト細胞だけでできているヒト臓器を作ることが少なくとも理論的には可能だ(詫摩雅子/中内啓光「特集:再生医療 iPS細胞の衝撃」日経サイエンス2008年7月号参照)。
 ブタに丸ごとの臓器を作らせる方法は小林教授も研究中だが,ここでは別のアプローチを紹介しよう。臓器の“もと”になるものを動物から採取し,これを患者に移植して臓器に育てるというという方法だ。すでにネコを患者に見立てた実験が行われている。
 手順は次のようになる。まず,ブタ胎仔の体内にある,将来,腎臓になることが決定した「腎臓原基」を取り出し,ここにネコの間葉系幹細胞を注入する。間葉系幹細胞は骨髄や皮下脂肪などから採取できる体性幹細胞だ。この「ネコ幹細胞入りブタ腎臓原基」をおとなになったネコの腹膜に移植した。
 腎臓原基は腎臓になるための方向性がすでに定まっているので,腎形成に必要な細胞増殖因子や分化因子を盛んに分泌する。それを受けて,移植したネコ間葉系幹細胞は増殖するとともに腎細胞へと分化していく。腎臓原基は周囲にも働きかけて,ネコの血管を引き寄せる。
 腎臓原基の移植から2週間後に,もう一度ネコに手術を受けてもらい,移植した腎臓原基の様子を見たところ,移植時には直径1mm以下だった腎臓原基は1cmほどのミニ腎臓へと成長していた。そこにはネコの血管が通り,中に尿がたまっていた(実験では尿管につないでいないので排泄されない)。
 発生途中の胎仔の腎臓原基を使ったのは,腎臓になるための因子を出しているからだが,もう1つ大きなメリットがある。免疫抑制剤をそれほどたくさん使わなくてもすむという点だ。ブタからネコへの異種移植となると,通常は非常に激しい超急性の免疫拒絶反応が起きる。だが,異種移植でも胎仔の臓器や細胞を移植した場合には,同種移植と同じ程度の拒絶反応ですむことが動物実験でわかっている。