再生醫療又有突破！東大成功在小鼠體內培養出血管內皮和血液細胞

日本東京大學的研發小組利用基於多能幹細胞嵌合體形成能力的 「囊胚互補法」，在血管內皮細胞和血液細胞缺損的小鼠體內，成功培養出了源自小鼠胚胎幹細胞（ES細胞）及誘導性多能幹細胞（iPS細胞）的血管內皮細胞和血液細胞。

通常，血管內皮細胞和血液細胞缺損的小鼠在發育初期的胎兒期就會死亡，但利用囊胚互補法向小鼠受精卵注入小鼠ES細胞或iPS細胞培養的嵌合體小鼠，其體內缺損的血管內皮細胞及血液細胞被替換成源自ES細胞或iPS細胞的內皮細胞和血液細胞，不會出現腫瘤等異常，能正常發育為成體。

研究小組此前一直致力於在動物體內培養源自多能幹細胞的臟器，結合此次的研究成果，除目標臟器外，還能同時利用多能幹細胞培養臟器內的血管內皮細胞和血液細胞。作為不容易在動物體內發生排異反應的移植用臟器培養方法，這項研究成果有望為再生醫療做出巨大貢獻。

相關論文於2018年9月20日發表在科學雜誌《幹細胞報告》（Stem Cell Reports）的在線版。

＜研究內容＞

東京大學醫科學研究所特聘教授中內啟光等人組成的研發小組，此前利用基於多能幹細胞嵌合體形成能力的 「囊胚互補法」，在胰臟缺損的小鼠和大鼠體內，成功培養了源自異種大鼠或小鼠多能幹細胞的胰臟，並確認，利用囊胚互補法在動物體內的臟器所含的血管和神經等支持組織為嵌合體狀態（混有異種動物細胞的狀態）。

進行臟器移植時，作為供體的移植臟器內存在的 MHC 不相容血管內皮細胞會成為排異反應的靶細胞。另外，供體臟器中殘存的血液細胞會攻擊受體的臟器，發生移植物抗宿主反應（GVHD）。因此，要想培養不容易發生排異反應和GVHD的移植臟器，除臟器外，還需要同時利用多能幹細胞培養臟器內的血管內皮細胞和血液細胞。

在本項研究中，為培養源自多能幹細胞的血管內皮細胞和血液細胞，研發小組利用血管內皮細胞和血液細胞缺損（FIK-1基因缺損）的小鼠受精卵進行了囊胚互補（圖1）。

圖1：研究概要圖解

血管內皮細胞和血液細胞缺損的小鼠在發育初期的胎兒期就會死亡，研發小組向這類小鼠的囊胚注入表達綠色熒光蛋白 FPFG 的小鼠多能幹細胞（ES細胞或iPS細胞），在血管內皮細胞和血液細胞缺損的嵌合體小鼠體內培養源自小鼠多能幹細胞、表達 FPFG 的血管內皮細胞和血液細胞（囊胚互補）。小鼠身上的綠色線表示源自表達 FPFG 的小鼠多能幹細胞的血管內皮細胞和血液細胞。

通常，血管內皮細胞和血液細胞缺損的小鼠在發育初期的胎兒期就會死亡，但利用囊胚互補法為這類小鼠的受精卵注入多能幹細胞培養的嵌合體小鼠，未出現腫瘤等異常，順利發育為成體，研發小組成功培養了源自小鼠多能幹細胞的血管內皮細胞和血液細胞（圖2）。

圖2：利用小鼠多能幹細胞在發育為成體的血管內皮細胞和血液細胞缺損小鼠體內培養的血管內皮細胞和血液細胞

（A、B）為大動脈的組織切片圖像，血管內腔側為血管內皮細胞（箭頭）。血管內皮細胞呈紅色熒光，源自小鼠多能幹細胞的細胞呈綠色熒光。（A）面向血管內皮細胞和血液細胞缺損小鼠培養的血管內皮細胞源自小鼠iPS細胞，（B）在向正常小鼠囊胚中注入iPS細胞培養的嵌合體小鼠中，源自小鼠iPS細胞的血管內皮細胞只有一部分。在（A、B）中，白線長度表示100微米。（C）為腎臟的血管內皮細胞嵌合體。向血管內皮細胞和血液細胞缺損的小鼠囊胚注入iPS細胞培養的嵌合體小鼠，其血管內皮細胞源自表達FPFG的小鼠iPS細胞（紅線）。

在向正常小鼠囊胚注入iPS細胞培養的嵌合體小鼠中，源自表達FPFG的小鼠iPS細胞的血管內皮細胞只有一部分（藍線）。虛線表示未注入iPS細胞的正常小鼠。在血管內皮細胞和血液細胞缺損小鼠體內培養的（D）血液中的血液細胞（CD45陽性細胞）和（E）骨髄中的造血幹細胞（c-Kit陽性／Sca-1陽性／Lineage 陰性細胞），源自FPFG陽性的小鼠多能幹細胞。

研發小組的目標是在其他動物體內培養人類的臟器用於移植治療，結合此次的成果，不僅是臟器，還能同時利用多能幹細胞培養臟器內的血管內皮細胞和血液細胞，由此便可實現採用囊胚互補法的不容易發生排異反應的移植用臟器培養方法，有望為臟器再生和再生臟器的移植治療做出巨大貢獻。

文 JST客觀日本編輯部

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