人間の血管、培養によって再現に成功!

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人間の血管、培養によって再現に成功!
科学者たちが作ったヒトの血管のオルガノイド、イラスト図 Image: IMBA

史上初めてヒトの血管オルガノイドの培養に成功したと、ある国際的な科学者たちのチームが発表しました。この成果の詳細は、先日Nature誌に発表された論文に掲載されており、糖尿病のように深刻な病気を深く理解し研究できるようになることが期待されます。

慢性的に血糖値が高い状態にある糖尿病の人は、血の巡りが悪くなってしまいます。その結果として、やがて心筋梗塞、脳卒中さらには足を切断せざるを得ない状態になってしまう。科学者らはマウスなどの動物を使って、糖尿病の進行を研究してきました。しかし、ネズミを使ったモデルでは、糖尿病がどのように血管にダメージを与えるかといった人間に見られる糖尿病のあらゆる面を捉えることできません 。

オルガノイド=培養された小型な臓器

もっとも良い結果を得るためには、どんな病気であれ、可能な限り人間と酷似してるものでその影響を見てみたいもの。培養された小型な臓器、科学者が言うところのオルガノイドは、近年そのためだけに現れた興味をそそるような選択肢です。今に至るまで研究者らは、研究施設内で人間の血管の忠実な再現はできてなかったと言います。

「完璧」な血管オルガノイド

しかし、ブリティッシュコロンビア大学のプレスリリースによれば、この研究チームが作った血管は「完璧」であるとのこと。

この論文の主著者で、ウィーンにあるオーストリア分子生物学研究所(IMBA)の博士課程修了後の研究者であるReimer Wimmer氏は、IMBAのプレスリリースで「私たちのオルガノイドは、分子レベルでもだいぶ人間の毛細血管に似ており、人間の組織上で直接、血管の疾患を研究するために使うことができる」と述べています。

オルガノイドは、別の種類の細胞に分化する能力を持つ未熟な細胞である幹細胞から培養されたもの。ヒトと同じようにオルガノイドにも、結合組織に接して血管の構造を支えている基底膜に覆われた毛細血管ネットワークがあります。

Wimmer氏のチームは研究を進め、このオルガノイドを免疫システム(ドナーの組織を拒絶しないように防ぐステップのこと)なしにネズミに移植しました。オルガノイドは苦もなく新しいホームになじんでネズミが持つ循環系につながり、そして動脈、小静脈、さらに細動脈(毛細血管へとつながる動脈の支流)の木のようなネットワークへと発達しました。

糖尿病の血管も再現

そのうえ、オルガノイドは厚くなった基底膜が特徴的な「糖尿病の」血管をも再現。ネズミを使った実験と以前の研究を支える形で、彼らはタンパク質NOTCH-3を含むシグナル伝達経路が、糖尿病の人の血管に見られる基底膜が厚くなる現象において重要な役割を果たしたという証拠を発見したのです。NOTCH-3をターゲットとするまた別のタンパク質Yセクレターゼの阻害もまた、この被害を防げるようでした。

研究者らによれば、これらの実験結果によって、従来のネズミを使ったモデルよりこのような血管オルガノイドの方が糖尿病を研究するには適したモデルだと示されたとのこと。そして私たちの体にとって循環系が重要であるということからも、こういったラボ育ちのレプリカのポテンシャルは糖尿病研究を超えて広がります。

IMBA初代所長でブリティッシュコロンビア大学のライフサイエンス研究所現所長で上席著者Josef Penninger氏は、プレスリリースの中で「体内のすべての臓器は循環系と結びついています」と語っていました。「(幹)細胞から成長した血管のオルガノイドは糖尿病、アルツハイマー病、心血管疾患、創傷治療や脳卒中、癌といった幅広い血管系の疾患の病因と治療法の解明を可能にする革新的なモデルです」とのこと。

オルガノイドの開発において、血管は最後の領域です。科学者らは既にミニチュア版のを作成し、さえも開発中。こういったオルガノイドは嚢胞性線維症からジカウイルスに至るまであらゆるものの影響を調べるために使われいるのです。

Source: Nature via IMBA, NCBI, The Company of Biologists, Harvard Stem Cell Institute,

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