2014年4月25日
中辻憲夫 物質－細胞統合システム拠点（iCeMS＝アイセムス）設立拠点長・再生医科学研究所教授の研究グループは、平成22年度から進めてきたNEDOプロジェクトにおける日産化学工業株式会社との共同研究によって、2種類の機能性ポリマーを用いたヒト多能性幹細胞（ES／iPS細胞）の大量培養技術における新たな三次元培養法の開発に成功しました。
本研究成果は、米科学誌「ステム・セル・リポーツ（Stem Cell Reports）」電子版で公開されます。
研究者からのコメント
左から、西野泰斗 日産化学工業 生物科学研究所グループリーダー、長谷川光一 iCeMS講師、中辻教授、尾辻智美 同研究員
今回発表した機能性ポリマーを活用した大量培養システムは、これまでのヒトES／iPS細胞の培養システムでは不可能であった多能性幹細胞の大量生産、さらには分化細胞の大量生産に適応可能だと考えています。今後実用的な培養機器システムの開発に成功すれば、日本発の技術で世界的なシェアを獲得できる可能性があります。
現在、ヒト多能性幹細胞由来の分化細胞を用いた再生医療の実現化のために、国内外でさまざまな臨床応用プロジェクトが進行しています。これらは少数患者に対する臨床研究や臨床試験ですが、その結果が良好であった場合、多数患者の治療を実現するため、標準的治療への応用を目指すことになります。その場合、細胞品質管理の向上や細胞調製コストの低減を達成できる幹細胞および分化細胞の大量生産システムの開発は必須です。今回の研究成果はまさに、そのための基幹技術として活用することができると考えています。
概要
ヒト多能性幹細胞は、無限の増殖能と多分化能を有することから、再生医療や創薬研究への実用化が期待されています。そのためには、高品質の細胞を安定的に大量供給する必要がありますが、従来の接着培養法は、大量生産には不向きであり、近年注目されている浮遊培養法もまた細胞塊の大きさのコントロールや撹拌による細胞ダメージなどの問題点があります。
今回、最適な三次元培養による大量生産を可能にするために、新たなスフェア培養法を確立しました。今回開発た方法では、従来の細胞継代時の細胞解離に使用される酵素処理ではなく、メッシュフィルターを用いた機械的処理による細胞株の継代法を確立し、高分子ポリマーであるメチルセルロースを培養液中に添加することで、細胞スフェア間の自発的融合を大幅に減少し、細胞塊の大きさを均一にすることに成功しました。また、別の高分子ポリマーであるジェランガムを添加することで、撹拌することなく浮遊させることが可能な三次元スフェア培養法の開発に成功しました。この方法でニプロ株式会社が開発した200mL容量のガス透過性培養バッグを用いた培養では、10の8乗個の細胞数を獲得でき、多能性幹細胞を効率的に増殖生産できるシステムの開発が可能であることを実証しました。この技術は、今後国内外で不可欠となる細胞大量生産にとって画期的な新技術です。
図：A. 200ml容量のガス透過性培養バッグを用いた三次元スフェア培養。 B. 三次元スフェア培養法と接着培養法の比較。 C. 200mlの三次元スフェア培養で維持した多能性幹細胞スフェアの形態
詳しい研究内容について
ヒト多能性幹細胞（ES／iPS細胞）の新たな三次元培養法 －大量培養・大規模生産を可能に－
書誌情報
[DOI] http://dx.doi.org/10.1016/j.stemcr.2014.03.012
[KURENAIアクセスURL] http://hdl.handle.net/2433/186982
Tomomi G. Otsuji, Jiang Bin, Azumi Yoshimura, Misayo Tomura, Daiki Tateyama, Itsunari Minami, Yoshihiro Yoshikawa, Kazuhiro Aiba, John E. Heuser, Taito Nishino, Kouichi Hasegawa, and Norio Nakatsuji
"A 3D Sphere Culture System Containing Functional Polymers for Large-Scale Human Pluripotent Stem Cell Production"
Stem Cell Reports Vol. 2 pp. 1–12 May 6, 2014
掲載情報
- 朝日新聞（4月25日 7面）、京都新聞（4月25日 32面）、産経新聞（4月25日 28面）、中日新聞（4月25日 32面）、日刊工業新聞（4月25日 23面）、日本経済新聞（4月25日 1面）、毎日新聞（4月25日 6面）および読売新聞（4月25日 2面）に掲載されました。
