京都大学高等研究院ヒト生物学高等研究拠点（ASHBi）Cantas Alev (アレヴ・ジャンタシュ)准教授（研究当時は京都大学 iPS細胞研究所助教）らの研究グループは、理化学研究所生命機能科学研究センター 戎家美紀 ユニットリーダー（現EMBL Barcelona グループリーダー）の研究グループ及び、京都大学iPS細胞研究所（CiRA）、理化学研究所生命医科学研究センター、名城病院の研究者との共同で、ヒト人工多能性幹細胞（iPS）細胞を段階的に誘導する手法を開発し、脊椎の発生を試験管内（in vitro）で再現するモデルを確立しました。
研究グループは、このモデルを用いて未分節中胚葉（PSM）から椎骨・肋骨・骨格筋・皮膚などの元となる体節の形成を段階的に再現することに成功しました。分節時計の主要な遺伝子の発現の視覚化により、ヒトの分節時計が５時間周期で振動することを発見し、マウスの分節時計が、実際の胚と同じく２～3時間周期であることを確認しました。誘導したPSMを用いたRNAシークエンス解析により、分節時計に関係する約200個の遺伝子を同定しました。さらに、分節時計の主要な遺伝子に変異を持つiPS細胞をゲノム編集により作成し、これをPSMに誘導し、遺伝子変異が分節時計に与える影響を明らかにしました。分節時計の遺伝子変異を有する疾患、脊椎肋骨異骨症の患者より樹立したiPS細胞でこの遺伝子変異を修正すると、分節時計の異常が回復することが確認できました。
本研究で確立したiPS細胞からPSMを経る段階的誘導法は、in vitroでの脊椎発生のプロセスの再現と再構成を可能にします。分節時計をはじめとするヒト脊椎形成の機構の解明、様々な脊椎疾患の病態の理解のための有力な武器となるでしょう。
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理化学研究所 広報室 報道担当
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