肝臓の「芽」、つまり機能的な三次元のヒト肝臓組織の小さな塊は、幹細胞の混合物から成長しました。 撮影：武部隆典
あなたが肝不全に苦しんでいて、移植を必要としているならば、確率は暗いです。 急性肝不全は、症状が最初に現れてから数か月または数週間以内に死を引き起こす可能性があり、肝臓移植を受ける可能性はわずかです-現在、米国では約17, 000人が肝臓を待っており、平均待機時間は近づくことができます長さは1年。
これが、科学者が、主に誘導された幹細胞を操作して肝臓組織を発達させることにより、代替肝臓を生成する代替手段を見つけようと努力している理由です。 最近、日本の科学者チームはこの目標に向けて大きな一歩を踏み出しました。幹細胞を使用して、マウスに移植すると効果的に機能する小さな基本的な肝臓の塊を成長させ、通常の肝臓と同様にタンパク質を生成し、化学物質をろ過します。
このグループは昨年、幹細胞研究のための国際学会の年次総会で成功の予備報告を発表したが、 Natureで発表された研究で今日まで完全な詳細を明らかにしなかった。 彼らの方法が肝臓の代替になることは確かではありませんが、たとえそれが人間にとって安全で効果的であることが証明されるまでには数年かかりますが、その成果は初めてではあるが機能的な人間の臓器です。幹細胞からのみ成長したスケール。
横浜市立大学の武部隆典が率いる研究者は、人工多能性幹細胞を扱った。これは、胚性幹細胞に似ており、あらゆる種類のヒト組織に発達することができるが、正常な成人の体細胞を操作することで作られる。 人間の胚から幹細胞を採取することに関連する倫理的な懸念のために、米国ではそうすることに対する多数の法的制限があるという事実に加えて、この分野のほとんどの科学者は現在この種の幹細胞を代わりに使用しています。
科学者は、以前の研究で行われてきたように、特定の化学信号を使用して、ペトリ皿で成長し、肝細胞として知られる一般化された肝細胞に発達するこれらの幹細胞を促すことから始めました。 しかし、彼らの本当のトリックは次に来るものでした。 正常なヒト胚の肝臓組織の発達を模倣するために、彼らは他の2種類の細胞を混合しました：内皮細胞（血管の内側を覆う）と間葉系幹細胞（脂肪、軟骨、または骨に発達する）。
これらの細胞はすべてペトリ皿に二次元配列で配置されましたが、次の2日間で、三次元の肝臓「芽」に自己組織化されました。受精の約5週間後の健康なヒト胚。 顕微鏡下で、芽は肝臓組織に通常存在する肝細胞と血管の同じ組織的混合を有することが示された。
チームは、肝臓芽の成長につながる正確なカクテルに到達する前に、さまざまな段階でさまざまな量で追加された細胞タイプの数百のさまざまな組み合わせを試しました。 彼らは成功した細胞混合物が自然に栄養素を吸収し、肝芽に成長することを示すタイムラプスビデオをリリースしました（特別に染色されたバージョンが左に示されています）：
彼らは、腹腔内または頭蓋骨のいずれかにマウスを移植することにより、これらの肝芽を試験にかけました。 さまざまなテストにより、これらの初歩的な肝臓は、成熟したヒト肝臓と同じ機能をすべて実行できることが示されました。同じタンパク質を生成し、同じ物質をすべて除去し、決定的に、ヒト肝臓組織が通常処理できる特定の化学物質を代謝します肝組織はできません。
この種のプロセスを使用してヒトの代替肝組織を生成するには、依然として膨大な量の研究が必要です。竹部は、最初のヒト臨床試験が開始されるまでに約10年かかると推測しています。 研究者にとって、次のステップは、正常な肝臓組織にさらに密接に似た肝臓の芽を生成し（胆管およびその他の構造を備えている）、数万のオーダーが必要になると推定するため、より多くの芽を生成することです人体の最大の内臓である肝臓を1つ成長させます。
おそらく、この研究の最もエキサイティングな側面は、その潜在的な普遍性です：研究者は、いつかこの種の方法を使用して、膵臓や腎臓を含むあらゆる種類の臓器組織を成長させることができると推測しています。 短期的には、この手法は革新的なアプリケーションにもなります。たとえば、肝臓の芽だけを使用して、開発中の薬物の毒性をテストできます。これは、どの化学物質を破壊できないかを判断するために臓器の内部構造全体を必要としないためです体の中で。
