2008年10月10日
左から、中川 誠人 助教、山中 伸弥 教授、藤井 信孝 理事、
大西 珠枝 理事
京都大学（総長 松本 紘）は、ウイルスベクター用いずに人工多能性干细胞（颈笔厂细胞）の树立に成功しました。
iPS細胞は、2006年、山中 伸弥教授（物質?細胞統合システム拠点iPS細胞研究センター/再生医科学研究所）らの研究グループが、マウス線維芽細胞に４因子（Oct3/4、Sox2、c-Myc、Klf4）を、それぞれレトロウイルスベクターで導入することで世界に先駆けて樹立しました。同様にして、2007年にヒトiPS細胞も樹立しております。iPS細胞は胚性幹細胞（ES細胞）に似た形態、遺伝子発現様式をもち、また、高い増殖能とさまざまな細胞へと分化できる多能性もES細胞に匹敵します。採取に差し支えない組織の細胞から樹立できるiPS細胞は、ES細胞の抱える倫理的問題や移植後免疫拒絶を回避し、細胞移植治療への応用が期待されております。
しかし、4因子をレトロウイルスベクターで导入した颈笔厂细胞に由来するキメラマウスで肿疡形成がみられ、その原因はゲノムに导入された肠-惭测肠レトロウイルスの再活性化と考えられました。またウイルスベクターは実験のたびに厳密に管理された実験室で作製する必要があり、颈笔厂细胞技术を普及する上で障害となっています。これらの问题を解决するために、本研究グループは、树立方法を改良し、肠-惭测肠を除いた3因子での颈笔厂细胞を作製し、肿疡形成リスクを大きく低下させることができました。しかし、依然として肠-惭测肠3以外の3因子のレトロウイルスはゲノムに挿入されており、挿入部位近傍の遗伝子発现に変化をもたらして、肿疡形成を起こす可能性がありました。颈笔厂细胞の技术を着実に细胞移植治疗に応用するためには、抜本的改良を行い、ウイルスベクターを用いずに颈笔厂细胞を树立する方法を検讨する必要がありました。
研究グループは、今回、マウス胎仔線維芽細胞に、3因子（Oct3/4、Klf4 、Sox2）をこの順で搭載したプラスミドと肠-惭测肠のみを搭载したプラスミドを导入し、颈笔厂细胞を树立しました。この方法で诱导された颈笔厂细胞は従来通りの分化多能性を持ち、また、ゲノムを调べたところ、今回外来遗伝子の挿入は认められませんでした。この研究成果は、颈笔厂细胞の诱导には、ゲノムへの遗伝子挿入は必要なく、体细胞における多能性诱导因子の一过的発现で十分であることを示すとともに、この树立方法は、ウイルスベクターを用いず、脊髄损伤や若年型糖尿病などの难治性疾患に対する细胞移植治疗へ応用する上で理想的な细胞を提供するものと期待されます。
同研究は、ＪＳＴ戦略的创造研究推进事业チーム型研究（CREST）の「免疫難病?感染症等の先進医療技術」研究領域（研究総括：岸本 忠叁 大阪大学大学院生命机能研究科 教授）における研究課題「真に臨床応用できる多能性幹細胞の樹立」（研究代表者：山中伸弥 京都大学物質?細胞統合システム拠点iPS細胞研究センター/再生医科学研究所 教授）、JST戦略的創造研究推進事業「山中颈笔厂细胞特别プロジェクト」、およびＮＩＢＩＯの「保健医療分野における基礎研究推進事業」における研究課題「人工万能幹細胞の創薬および再生医療への応用」（総括研究代表者 山中伸弥 同上）の一環として、山中伸弥（同上）や沖田圭介（京都大学物質?細胞統合システム拠点iPS細胞研究センター 助教）らによって行いました。今回の研究成果は、2008年10月9日正午（米国東部時間）に米国科学雑誌「Science」のオンライン速報版で発表されました。
研究成果の概要
現在、世界的に様々な方法によってiPS細胞の樹立が進められておりますが、ゲノムに外来遺伝子の挿入がない遺伝子導入方法としてアデノウイルスベクターがあり、9月25日号のScience誌でハーバード大学のグループによりアデノウイルスベクターを用いたiPS細胞作製の報告がありました。今回、研究チームは、外来遺伝子のゲノム挿入を回避し、再生医療に真に応用できるiPS細胞を樹立するため、ウイルスベクターとは異なる、プラスミドを用いたiPS細胞の树立に成功しました。即ち、Oct3/4、Sox2、Klf4 を全て、単一の2Aプラスミドに搭載し、その搭載順および遺伝子導入タイミングの詳細な検討の結果、Oct3/4、Klf4 、Sox2の順番で搭載した2Ａプラスミドとc-Mycのみを搭載した2Ａプラスミド（図1）を同時にマウス胎仔線維芽細胞に導入、一過的にこれらの因子をそれぞれ細胞内に一定レベル発現させることで、ウイルスベクターを用いることなくiPS細胞を樹立しました。プラスミドを用いて樹立されたiPS細胞は、今回調べたところでは、外来から導入した遺伝子はゲノムに挿入されておりませんでした。この方法で誘導されたiPS細胞は従来のiPS細胞と同様に、腸管様上皮、表皮、横紋筋、神経組織など、様々な細胞へと分化することができました（図2）。
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| 図1．2Aプラスミド設計図 単一の2AプラスミドにOct3/4、Klf4 、Sox2の順番で搭載。細胞に導入されたこのプラスミドから、3因子が切り離されたタンパク質として発現する。c-Mycは単独で同プラスミドに搭載。 | |
図2．プラスミドで树立した颈笔厂细胞の多能性
神経组织（左上）、肠管様上皮组织（右上）、横纹筋（左下）、表皮组织（右下）、などに分化することが示された。
今后の展开
今回の成果により、ウイルスベクターを用いなくてもマウス颈笔厂细胞の树立ができることが分かりました。プラスミドで导入した外来遗伝子は、今回の解析では、ゲノムに挿入されていなかったため、今后、细胞移植治疗に用いる理想的な细胞の创出へ向けた大きな前进であると考えております。しかし、この方法の颈笔厂细胞树立効率は、レトロウイルスの场合よりも低いため、今后、树立効率向上をめざすとともに、成体マウスやヒト体细胞でも検讨し、细胞移植治疗への応用に向けた颈笔厂细胞树立方法の标準化を鋭意、进めていきます。
论文名
「Generation of Mouse Induced Pluripotent Stem Cell Without Viral Vector」
（ウイルスベクターを用いないマウス人工多能性干细胞の树立）
K. Okita, M. Nakagawa, H. Hyenjong, T. Ichisaka and S. Yamanaka
本研究の支援状况等
ＪＳＴ戦略的创造研究推进事业 チーム型研究（颁搁贰厂罢）
研究领域：「免疫难病?感染症等の先进医疗技术」
（研究総括：岸本 忠叁 大阪大学大学院生命机能研究科 教授）
研究课题名：「真に临床応用できる多能性干细胞の树立」
研究代表者：山中 伸弥（京都大学 物质?细胞统合システム拠点颈笔厂细胞研究センター/再生医科学研究所 教授）
研究期间：平成15年10月～平成21年3月
ＪＳＴ戦略的创造研究推进事业
山中颈笔厂细胞特别プロジェクト
研究総括：山中 伸弥 同上
研究期间：平成20年4月～平成25年3月
ＮＩＢＩＯ「保健医疗分野における基础研究推进事业」
研究课题： 人工万能干细胞の创薬および再生医疗への応用
総括研究代表者： 山中 伸弥 同上
研究期间： 平成19年1月～平成23年3月
- 朝日新聞（10月10日 1面）、科学新聞（10月17日 4面）、京都新聞（10月10日 1面?3面）、産経新聞（10月10日 1面）、中日新聞（10月13日 1面 ）、日本経済新聞（10月10日 1面?38面）、日刊工業新聞（10月10日 1面）、毎日新聞（10月10日 1面?3面）および読売新聞（10月10日 1面?2面）に掲載されました。