多能性幹細胞内で活性の高いmiRNA感知のmRNA

京都大学iPS細胞研究所CiRAは9月9日、iPS細胞を含む多能性幹細胞内で活性の高いマイクロRNA（miRNA）を感知するメッセンジャーRNA（mRNA）を合成し、細胞内に導入することで、 iPS細胞や部分的に分化したiPS細胞を特異的に識別・除去できるしくみを構築することに成功したと発表した。この研究は、齊藤博英教授（未来生命科学開拓部門）らの研究グループによるもの。研究成果は英国科学誌「Scientific Reports」に同日付けでオンライン公開された。

画像はリリースより

iPS細胞を含む多能性幹細胞は、体のほぼあらゆる細胞に変化（分化）することができ、その特性を利用して、再生医療や創薬研究が盛んに行われている。しかし、多能性幹細胞が他の細胞へ分化する効率にはばらつきがあるため、分化細胞集団の中にiPS細胞が残ってしまっていたり、完全に分化しきれていない細胞が混ざってしまったりすることがある。それを防ぐため、未分化なiPS細胞を識別した上で適切に除去し、完全に分化した細胞集団を得ることが重要とされている。

従来より、残存iPS細胞や部分的に分化したiPS細胞を識別・除去するために、iPS細胞の表面上にあるタンパク質（TRA-1-60など）に対する抗体がよく利用されているが、 部分的に分化したiPS細胞を見分ける感度や、フローサイトメトリーで細胞を分離する際に、細胞を物理的に傷つけてしまうといった課題があった。

生細胞の分化や初期化のさらなる理解をめざした基礎研究へ

そこで、研究グループは、ヒトiPS細胞を含む多能性幹細胞の目印（マーカー分子）として、多能性幹細胞特異的に活性の高いmiRNAであるmiRNA-302に着目。細胞内のmiRNA-302の活性に応じて異なる反応を示すmRNAを合成した。このmRNAをiPS細胞内に導入すると、細胞内のmiRNA-302に応答して、蛍光タンパク質の発現が抑制され、蛍光は発しない。一方で、miRNA-302の活性が低い他の細胞では、蛍光タンパク質が発現し、蛍光を発する。両者の蛍光の有無により、iPS細胞とそれ以外の細胞を識別・分離することができる。

また、研究グループは、iPS細胞にmiR-302aスイッチを導入し、ドパミン産生神経細胞へと分化させていく過程での細胞集団の性質を調べた。すると徐々に分化が進み、細胞集団の中でのiPS細胞の数が減っていく経時的な変化を観察することができた。従来の、TRA-1-60抗体により識別する手法と比較すると、感度が高く、分化の度合いが混在する集団の中でiPS細胞や分化が不完全な細胞を識別することができたとしている。

このほか、混合細胞集団からiPS細胞を選択的に除去し、奇形腫の形成を抑制。iPS細胞を自動かつ選択的に除去することに成功した。今回の研究によって、iPS細胞を含む多能性幹細胞で特異的に活性の高いmiRNAを感知することで、多能性幹細胞を選択的に識別・分離・除去することが可能になった。 iPS細胞は株によって、他の細胞への分化のしやすさが異なることがあり、分化細胞集団の中に未分化なiPS細胞が残存する場合がある。そのようなiPS細胞を選択的に除去することが再生医療を見据えた安全性が研究において重要とされている。

RNAスイッチはゲノムを傷つける心配がなく細胞内での寿命も短いため、 安全性の高い手法。そのような点において、同手法によりiPS細胞を生きたまま、安全性高く選択的に分離・除去することができるようになったことは大きなメリットとなる。これらの研究成果は、今後の臨床への応用に加え、生細胞の分化や初期化のさらなる理解をめざした基礎研究にも貢献することが期待される、と研究グループは述べている。（横山香織）