新しいデバイスがアルツハイマー病治療のための幹細胞生成を改善

スウェーデンの研究者は、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述べており、これはアルツハイマー病とパーキンソン病を治療するための手頃な価格の個別化細胞療法に近づいていると考えています。

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開発するという前例のない迅速なアプローチを開発しました。

研究の第一著者であるSaumey Jain氏は、このプラットフォームは、細胞が患者の体により適合しやすく受け入れら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。この研究は、英国王立工科大学KTHの科学者らによってAdvanced Science誌に発表された。

この研究の主任著者であるアンナ・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。

神経幹細胞はマイクロ流体プラットフォームを使用して分化しました。写真: 英国王立工科大学KTH

通常の細胞を神経幹細胞に変換するプロセスは、実際には2段階のプロセスです。細胞はまず、生化学的な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 はさまざまな細胞タイプを生成できます。

次に、神経系の形成に関係するシグナルと発達プロセスを模倣する培養に移されます。神経分化と呼ばれるこの段階で、細胞は神経幹細胞経路へと方向転換されます。

過去 10 年間で、このような研究のための実験室環境は、従来のプレー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。ハーランド氏は、この新しいプラットフォームは、iPSC 生成と神経幹細胞分化の両方のステップでマイクロ流体工学の進歩を示すものだと語る。

研究者らは、ヒト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よりも早い段階で細胞が神経運命を決定できることを発見した。

「マイクロ流体プラットフォームの限定された環境により、神経幹細胞を生成するためのコミットメントが強化されることが実証されています」とハーランド氏は語る。

幹細胞誘導に使用されるマイクロ流体チップの最も近接した画像。写真: KTH 王立工科大学

ジェイン氏によると、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、その極小サイズにより試薬と細胞材料を大幅に節約できるという。

このプラットフォームは、他の細胞タイプへの分化に適応するように簡単に変更できると彼は付け加える。自動化が可能で、高度に均一な細胞集団の生産における一貫性と信頼性を保証するクローズド システムを提供します。

デバイスの製造、体細胞から人工多能性幹細胞 (iPSC) への再プログラミング、および神経幹細胞を生成するためのデュアル SMAD 阻害プロトコルを使用した iPSC の神経誘導を含む研究の概要。
a) 体細胞リプログラミング (R) と神経誘導 (N) 用にそれぞれ 0.4 mm と 0.6 mm の高さのチャネルを備えたマイクロ流体デバイスの製造プロセス。チャネルの容量と総容量は表に示されています。
b) mRNA トランスフェクションを使用してマイクロ流体デバイスとプレート上で体細胞を iPSC にリプログラミングするプロセスの概要。
c) SMAD デュアル阻害プロトコルを使用してマイクロ流体デバイスとプレート上で iPSC を神経幹細胞に神経誘導するプロセスの概要。
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の個別化細胞療法へのアクセスを可能にするための一歩です」と Jain 氏は付け加えます。

カロリンスカ研究所とルンド大学の科学者もこの研究に参加し、IndiCell コンソーシアムで協力しました。