アルツハイマー治療のための幹細胞作製を改善する新しい装置

スウェーデンの研究者らは、通常の皮膚細胞を神経幹細胞に変換する技術を完成させたと発表しており、これによりアルツハイマー病やパーキンソン病に対する手頃な価格の個別化細胞治療に一歩近づくことになるとしている。

研究チームは、カスタム設計されたマイクロ流体デバイスを使用して、人間の皮膚細胞を人工多能性幹細胞（iPSC）に再プログラムし、それを神経幹細胞に変換する、前例のない加速アプローチを開発しました。

研究の筆頭著者であるサウミヤ・ジェイン氏は、このプラットフォームは細胞の患者体への適合性を高め、受け入れやすくすることで、細胞療法の改善とコスト削減につながる可能性があると述べています。この研究は、スウェーデン王立工科大学（KTH）の科学者らによってAdvanced Science誌に発表されました。

この研究の筆頭著者であるアンナ・ハーランド氏は、この研究はiPSCを神経幹細胞に誘導するためにマイクロ流体工学を初めて使用したことを実証したと述べた。

マイクロ流体プラットフォームを用いて分化させた神経幹細胞。写真：KTH王立工科大学

通常の細胞を神経幹細胞へと変換するプロセスは、実際には2段階に分かれています。まず、細胞は生化学的シグナルにさらされ、多能性幹細胞（iPSC）へと誘導されます。iPSCは様々な種類の細胞を生み出すことができます。

その後、神経系の形成に関わるシグナルと発達プロセスを模倣した培養液に移されます。この神経分化と呼ばれる段階を経て、細胞は神経幹細胞へと方向転換します。

過去10年間で、この種の研究のための研究環境は、従来のタブレットからマイクロ流体デバイスへと徐々に移行してきました。ハーランド氏によると、この新しいプラットフォームは、iPSCの生成と神経幹細胞の分化という両方の段階におけるマイクロ流体工学の進歩を示すものです。

研究者らは、人間の皮膚生検細胞を使用して、マイクロ流体プラットフォームにより、従来のプレートで分化した細胞と比較して、より早い段階で細胞が神経運命に決定されることを発見した。

「マイクロ流体プラットフォームの限定された環境が神経幹細胞の生成を促進することを私たちは実証しました」とハーランド氏は言う。

幹細胞の誘導に使用されるマイクロ流体チップのクローズアップ写真。写真：KTH王立工科大学

ジェイン氏は、マイクロ流体チップはポリジメチルシロキサン（PDMS）を使用して簡単に製造でき、その微小なサイズにより試薬や細胞材料を大幅に節約できると述べている。

このプラットフォームは、他の細胞種への分化に合わせて容易に改変できると彼は付け加えた。自動化も可能で、高度に均質な細胞集団の生産において一貫性と信頼性を確保する閉鎖系システムを提供する。

研究の概要。デバイス作製、体細胞から人工多能性幹細胞（iPSC）へのリプログラミング、そしてSMAD二重阻害プロトコルを用いたiPSCの神経誘導による神経幹細胞の生成を含む。A
) 体細胞リプログラミング（R）と神経誘導（N）用の0.4mm高と0.6mm高のチャネルを備えたマイクロ流体デバイス作製プロセス。チャネル容量と総容量は表に記載されている。B
) mRNAトランスフェクションを用いたマイクロ流体デバイスおよびプレート上での体細胞からiPSCへのリプログラミングプロセスの概要。C
) SMAD二重阻害プロトコルを用いたマイクロ流体デバイスおよびプレート上でのiPSCから神経幹細胞への神経誘導プロセスの概要。
出典：Advanced Science (2024). DOI: 10.1002/advs.202401859

「これは、アルツハイマー病やパーキンソン病に対する個別化された細胞療法の利用可能性に向けた一歩です」とジェイン氏は付け加えた。

この研究には、IndiCellコンソーシアムで協力しているカロリンスカ研究所とルンド大学の科学者も参加した。