ヒトの胎児の脳細胞から「ミニ脳」の作成に成功 最先端の立体臓器「オルガノイド」とは何か？

臓器を生体外で作る試みは、米ノースカロライナ大のヘンリー・ヴァン・ピーターズ・ウィルソン博士によって1907年に初めて報告されました。ウィルソン博士は、海綿動物を細胞までバラバラにすると、その細胞が再集合して自己組織化し、生体を再構成できることを確かめました。

その後、20世紀末まではさほど研究が進みませんでしたが、ヒトES細胞が90年代に、ヒトiPS細胞が2000年代に樹立し、同時期に組織幹細胞を試験管内で培養する技術が確立されたことから、オルガノイド研究は急速に発展しました。現在は、脳のほかにも網膜、腸、肝臓、肺、前立腺など、多様な「ミニ臓器」が世界中で作られています。

とくに最近は、iPS細胞を用いた脳オルガノイドに関する成果がいくつか話題となりました。たとえば21年8月には、ドイツの研究チームが「視神経を持ち、光を検知する目を持った脳オルガノイド」を作成。同年12月には、オーストラリアとイギリスの研究チームが「卓球のビデオゲーム"PONG"を脳オルガノイドにプレイさせたら、AIよりも優れていた」ことを発表しています。

iPS細胞を用いた脳オルガノイドとの違い

今回のオランダの研究チームは、匿名かつ無償提供のドナーから提供された、妊娠12週から15週の胎児の脳組織を実験に用いました。栄養素と成長因子を用いて作成を始めてから4～8日後、研究者らは組織的で複雑な立体構造を持つオルガノイドに成熟したことを確認しました。

彼らはかつてiPS細胞を用いた脳オルガノイドを作成したこともありましたが、iPS細胞は脳の様々な部分の細胞になるように誘導しなければならないのに対して、胎児の脳から直接採取した脳組織は多種類の細胞がもとから含まれており、特定の発達段階を正確に捉えて適切に成長したと言います。

また、前者は細胞が成長するための「足場」を外部から用意する必要がありましたが、後者は足場となる「細胞外マトリックスタンパク質」を自力で作ることができました。

胎児の脳から作成したミニ脳はおよそ米粒ほどの大きさで、「外側放射状グリア」が多いことも特徴して挙げられます。

外側放射状グリアはヒトの大脳皮質に特徴的な細胞で、マウスでは認められません。ヒトの大脳皮質の拡大や構造の複雑化に関わっていると考えられており、作成された脳オルガノイドが実際のヒトの脳によく似た構造を持っていることの証拠となりました。

胎児由来のミニ脳は、シャーレの中で6カ月以上増殖し続けました。1回の組織サンプルの回収で複数のミニ脳を作ることが可能なため、追試やサンプル数を増やして信頼性の高いデータを得ることもできるでしょう。