慶應義塾大学は6日、同大医学部生理学教室の岡野栄之教授らの研究グループが、ヒトES/iPS細胞から脳・脊髄にある任意の神経細胞を作製することができる新たな技術を開発したと発表した。さらにこの技術を用いて、アルツハイマー病と筋萎縮性側索硬化症(ALS)で、脳・脊髄の特定の部位の神経細胞で生じる症状を、患者iPS細胞から作製した神経細胞で再現することに成功した。この研究の応用により、これまで困難だった神経難病のiPS細胞を用いた研究の精度が大きく向上し、新たな診断・治療方法の開発に貢献することが期待される。

 近年、ヒトiPS細胞を用いたアルツハイマー病やALSなどの神経難病の新たな治療法開発が試みられているが、多くの神経難病は脳・脊髄の特定の部位のみが障害され、他の部位では症状が再現されにくいため、ヒトiPS細胞を用いた研究では病変となる部位の細胞を効率よく作製する技術が必要だった。しかし、これまでに用いられてきた作製方法は脳の部位ごとにさまざまであり、異なる部位での症状の比較などが難しかった。

 そこで慶應義塾大学医学部生理学教室の岡野栄之教授・今泉研人(医学部学生(5年))、順天堂大学大学院医学研究科ゲノム・再生医療センターの赤松和土特任教授らの共同研究グループは、神経発生学の知見をiPS細胞技術に応用することで、この問題の克服を目指した。

 神経系の発生過程において、神経管は前後軸・背腹軸に沿って小さな領域に細分化される。この領域化は、ウィント(Wnt)、レチノイン酸(RA)、ソニックヘッジホッグ(Shh)の3つのシグナルの勾配によって決定されることが知られている。同研究グループは、ES/iPS細胞から神経細胞を作製する過程で、Wnt、RA、Shhシグナルを調節する薬剤の濃度を変化させるだけで、共通の作製法を用いて前脳から脊髄に至るあらゆる脳領域を作り分けることに成功した。

 さらにこの技術を利用して、アルツハイマー病とALSの患者から樹立したiPS細胞からさまざまな脳領域の神経細胞を作製して比較した。その結果、アルツハイマー病患者由来iPS細胞から作製した神経細胞では、アルツハイマーの特徴である大脳皮質ニューロンでのリン酸化タウ蛋白質の蓄積が見られた。また、ALS患者由来iPS細胞から作製した神経細胞では、ALSの特徴である脊髄運動ニューロンの軸索障害が見られた。

 実際の患者の症状と一致する脳領域でのみ異常が検出されたことから、この脳領域をコントロールして神経細胞を作り分ける新技術は、特定の部位で生じる神経疾患の症状を効率的に再現する新たな研究手法として期待されるという。

 今後、神経難病のうち、特定の脳領域で起きる疾患に関しては、この研究の応用によって症状をより正確に試験管内で再現することが可能になる。また、iPS細胞から脳の各部位への共通した作製方法が存在しなかったためにこれまで研究が難しかった脳の複数の領域にまたがる神経難病では、iPS細胞を用いた研究の精度が大きく向上し、新たな診断・治療方法の開発に貢献することが期待される。

 さまざまな神経疾患の症状がなぜ特定の脳領域のみで起こるのかは、未だにほとんど解明されていないが、同研究の技術によって、原因解明に向けた研究が大きく進むことも期待されるという。

 研究成果は、11月5日(米国東部時間)に「Stem Cell Reports」オンライン版に公開された。論文タイトルは、「Controlling regional identity of hPSC-derived neurons to uncover neuronal subtype specificity of neurological disease phenotypes」(ヒトPSC由来神経細胞の領域特異性を制御することで、神経疾患症状の細胞特異性を明らかにする)。