慶應義塾大學的岡野榮之教授與研究生孫怡姬等人組成的研究團隊,開發出了利用人源iPS細胞高效培養存在於腦内的免疫細胞「小膠質細胞」的製備方法。這種方法透過用iPS細胞激活特定基因,可以在短時間内培養出大量的小膠質細胞。小膠質細胞與阿茲海默症等中樞神經系統(腦和脊髓)疾病密切相關,此次的成果有助於明確疾病機制並開發冶癒方法。
利用人類iPS細胞培養的腦免疫細胞「小膠質細胞」(供圖:慶應大學)
大腦中主要存在神經細胞和膠質細胞兩大類細胞,而膠質細胞又分爲小膠質細胞和星狀神經膠細胞等三種。小膠質細胞是腦内唯一的常駐免疫細胞,擔負着去除死亡細胞及促進神經細胞成長等多種作用。據說佔中樞神經系統中細胞的5~15%,參與了阿茲海默症和額顳葉癡呆症等多種疾病的發病和進展。
岡野教授的研究團隊透過在人類iPS細胞中添加複數種蛋白質和低分子化合物進行培養,透過激活產生「PU.1」蛋白的基因,高效培養出了大量的小膠質細胞。以往的培養方法大約需要2個月時間,而新方法只需約3周,且無需中途篩選形成小膠質細胞的原始細胞。PU.1被認爲是在小膠質細胞的發育程序中發揮着重要作用的蛋白質。
研究團隊還證實,利用iPS細胞培養的小膠質細胞的工作基因模式、吞食死亡細胞的能力以及蛋白質分泌等性質與人腦内的小膠質細胞高度相似。當與小鼠的神經細胞一起培養時,成長成了與腦内的小膠質細胞相似的複雜形態,神經細胞也觀察到了棘狀結構的增加等代表細胞成熟的變化。
此前,小膠質細胞主要使用小鼠等齧齒動物進行研究。但有時無法觀察到與人類相同的病徵,疾病相關的基因工作模式也不同於人類,所以使用人類小膠質細胞的研究的重要性逐漸升高。
如果能利用iPS細胞高效製備人類小膠質細胞,將有助於研究小膠質細胞與神經細胞的相輔作用等。還有望用來明確阿茲海默症等疾病的發病機理並開發冶癒方法。將來還有望用來開發透過細胞移植置換風化作用和異常小膠質細胞的「細胞置換療法」。
關於作爲研究物件的疾病,孫怡姬等正在重點研究「被認爲是小膠質細胞的功能變化引發的阿茲海默症和那須-哈科拉病」。那須-哈科拉病是一種由特定基因異常導致的骨骼和神經系統難治性疾病,目前尚未找到冶癒方法。
日文:越川智瑛、《日經產業新聞》,2022/8/24
中文:JST客觀日本編輯部