今回本研究グループは、これまでに試みられてこなかった腎臓という大型主要臓器の再生に挑戦し、そして世界で初めて成功しました。この成果は、移植臓器を作製する再生医療の発展に大きく貢献すると期待されます。よって、腎臓を欠損させたマウスの体内に、ラットのiPS細胞由来の腎臓を作製しようとした先行研究は失敗に終わってきましたが、なぜ失敗するのか、その理由すらよく分かっていませんでした。ほとんど作られていないことを発見しました。一方で、ラット胎仔の体内の後腎間葉には、マウスのES細胞由来の細胞が、一定の割合で存在していました(図1)。マウス胎仔の体内では、ラットのES細胞由来の後腎間葉は作られませんでしたが、ラット胎仔の体内では、マウスのES細胞由来の後腎間葉が作られることが分かったのです。そこで研究グループは、腎臓を欠損させたラットの体内ならば、マウスのES細胞由来の腎臓が作製できるのではないか、と仮説を立てました。研究グループは、腎臓を作るうえで不可欠なSall1遺伝子6)が欠損したラットの受精卵にマウスのES細胞を数個注入し、ラットとマウス両方の遺伝情報を持つキメラ7)個体を作製しました。(再生)することができました(図2)。一般的に腎臓は、血液中の老廃物をろ過し、体外に排出を行う臓器です。(ろ過された体液を原尿という)。ろ過したての原尿には、栄養分やタンパク質、水分、ナトリウムが含まれ、尿細管で再度血液中へ吸収されます。して濃縮された尿が集合管へ集まり、腎盂から尿管を通って最終的に膀胱へ蓄えられます。同時に、尿細管と近接する毛細血管網から、一部の老廃物が直接尿中へと分泌されます。ヘンレループ、遠位尿細管が、マウスのES細胞由来の細胞で構成されていました(図3)。糸球体の中の血管や、尿細管を取り巻く血管網、原尿を集める集合管、そしてネフロン同士の間を埋める間質組織は、マウスの細胞とラットの細胞が混在したキメラ状態でした。細胞で構成された組織になるよう、更なる改良が必要です。将来的に、全ての組織が多能性幹細胞由来の細胞で作製することが出来れば、免疫抑制剤を過度に使用しないで済む、より負担の少ない移植用ドナー腎を作製することにつながります。よる分野間連携研究プロジェクト」(研究代表者:後藤哲平)の助成を受けて行われました。(ERATO)中内幹細胞制御プロジェクト(研究総括:中内啓光、平成24年度終了)から得られたものです。発表のポイントSall1欠損ラット胚盤胞にマウスES細胞を顕微注入することで、ラットとマウスのキメラ個体が得られ、その体内にはマウスES細胞由来の腎臓が形成された。よって糖尿病治療に利用できる膵臓(膵島)の再生成功例はあるが、より複雑な構造を持つ腎臓への適用は世界初。よって腎臓の作製が可能であることを科学的に証明できました。今後、生命倫理についての議論や、法律の整備が必要となることが予想されますが、将来的に異種胚盤胞補完法によって作製されるヒト腎臓が、移植医療の場へ提供されるようになると期待されます。臓器や胚を提供する人や動物。(iPS細胞)」という。臓器を形成させる方法。ネフロン腎臓の最小機能単位。行われ、尿を生成する。腎臓は後腎間葉と尿管芽という2つの胎仔組織の相互作用によって形成され、前者からネフロンが作られる。陽性のネフロン前駆細胞が存在する。1)腎臓発生に必須な遺伝子。含む多くの組織で発現している。キメラ遺伝的背景の異なる2つ以上の細胞によって構成された1つの動物である。受精卵同士を集合させる、あるいは受精卵へ多能性幹細胞を注入することによって作出できる。Protein)の遺伝子を導入されたトランスジェニックマウスで、各種細胞のレポーターとして利用されている。異種キメラ体内においてマウスES細胞はラットES細胞と比較すると後腎間葉に分化し易い。異種キメラ体内のSall1を発現する後腎間葉の細胞のうちES細胞から分化した細胞の割合を求めたところ、ラットES細胞由来は全後腎間葉の細胞のわずか4%であったのに対し、マウスES細胞由来は38%であった。これは、マウスES細胞がラットES細胞と比較して、有意に後腎間葉へ分化し易い(図中のアスタリスクは統計的に有意である)ことを示す。胚盤胞補完法の適用により腎臓欠損ラット体内にマウスES細胞由来の腎臓を作製できた。腎臓欠損となる運命のラット胚盤胞にGFPマウス8)由来ES細胞を顕微注入する異種胚盤胞補完を行ったところ、腎臓欠損ラット体内にGFP陽性のES細胞由来の腎臓が形成されていた。図中の点線は腎臓を示す。再生腎臓のネフロンはマウスES細胞由来だった。ヘンレループ、といったネフロン構成要素がマウスの細胞(緑色で示した)で構成されていた。血管や集合管はマウスの細胞とラットの細胞が混じったキメラ状態だった。