新規な３次元培養法によるヒトｉＰＳ細胞の肝分化誘導と臨床用人工肝臓装置への応用

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本研究では、中空糸/オルガノイド培養を用いたマウスES細胞の肝分化誘導過程において誘導される肝細胞の定量評価を行った。これまでに確立した肝分化誘導法を適用することで肝細胞への分化と肝機能発現は確認していたが分化誘導率は不明であった。そこで本検討では、成熟肝細胞マーカーとしてアルブミンを用いて、フローサイトメトリー解析を行うことにより、肝分化誘導率の定量評価を行った。その結果、肝細胞の出現時期・割合を明らかにした。また、マウス多能性幹細胞を用いた検討により確立した中空糸/オルガノイド培養法を用いた肝分化誘導法をヒトiPS細胞に適用し、ヒトiPS細胞の肝分化誘導に取り組んだ。マウス多能性幹細胞とヒト多能性幹細胞では、一部性質が異なるため、この点を踏まえてヒトiPS細胞の肝分化誘導条件の最適化を行った。特に、ヒトiPS細胞は単一分散化後の増殖能低下が著しい。そこで、まず、中空糸内部でヒトiPS細胞が良好に増殖可能な培養条件を検討した。単一分散後の細胞死を抑制する因子としてROCK (Rho-associated coiled-coil formlng kinase)阻害剤を添加した培養培地で培養・播種を行うことで細胞死を抑制し、ヒトiPS細胞の中空糸内培養が可能であることを見出した。次に、マウス多能性幹細胞を用いた検討で得られた知見を基に、肝分化誘導因子を添加し、肝分化誘導を行った。細胞密度変化、肝特異的遺伝子及び肝特異的機能の発現について解析を行った結果、分化誘導2週間目よりアンモニア除去能やアルブミン分泌能といった肝特異的機能の発現を確認した。また、その機能発現レベルは、ヒト初代肝細胞充填時の約1/2であった。以上の結果より、中空糸/オルガノイド培養を利用した多能性幹細胞の肝分化誘導法はバイオ人工肝臓開発の基盤技術として有望である。