[发明专利]利用iPS细胞和胚泡互补的器官再生法

说明书

技术领域

本发明涉及使用iPS细胞在生物体内制作来自所期望的细胞的器官的方法。

背景技术

在以细胞移植或器官移植的形式评论再生医疗时，对具有多分化能的干细胞的期待很大。由胚泡期受精卵的内部细胞团块建立的ES细胞具有多分化能，被用于各种细胞分化的研究，在体外将其分化诱导成特定的细胞系谱的分化控制方法的开发是再生医学研究的话题。

在使用ES细胞的体外分化研究中，在胚发育初期进行分化的血细胞、血管、心肌、神经系统等容易向中胚叶、外胚叶系分化。但是，已知一般的趋势是：在胚发育中期以后，通过细胞间相互作用难以向复杂的组织形成和目标器官的分化。

例如，作为哺乳类的成体肾脏的后肾在胚发育中期由中间部中胚叶发育。具体而言，利用后肾间叶细胞和输尿管芽上皮这两种组成部分的相互作用，肾脏开始发育，最终利用向在数十种其他器官中见不到的程度的多种功能细胞分化和由上述分化产生的以肾小球、肾小管为中心的复杂的肾单位结构的构成，成体肾脏完成。由于肾脏的发育时期和该过程的复杂性，可以容易地推察在体外由ES细胞诱导肾脏是非常费事的、困难的工作，认为事实上是不可能的。此外，在肾脏等器官中，体性干细胞的鉴定尚未确定，已经判明：一时盛行研究的骨髓细胞对障害肾脏修复过程的帮助也没有那么大。

将具有多分化能的ES细胞注入胚泡期受精卵的内腔时，产生个体形成嵌合小鼠。对于缺失T细胞、B细胞系谱的Rag-2敲除小鼠，过去有人报道了：利用应用了该技术的胚泡互补作用(blastocyst complementation)进行的T细胞、B细胞系谱的拯救实验(非专利文献1)。该嵌合小鼠·测定被用作确认不存在体外测定系统的T细胞系谱的分化的体内测定系统。

但是，即使一旦明确了在某器官中可以使用这样的技术，但由于器官在体内的作用、例如缺失器官时的致死性等不同，所以实际上难以预测在其他器官中是否成功，受各种要因的影响。而且，认为这次选择的器官缺失模型的缺失基因也是重要的要因，这是由于必需选择在缺失的基因的产生过程中的功能、特别是在器官形成过程中的各器官的干/前体细胞等的分化、维持所必需的转录因子的缘故。

预想若利用由于体液因子或分泌因子的缺失的原因而显示出器官缺失的模型，则只有其释放的因子通过从来自ES细胞的细胞中释放出来而得到补充，在器官水平形成嵌合状态。

由此认为：在本发明中，在器官方面选择适当的模型动物是解决问题的要因，考虑到在其他器官中的应用时，难以在其他器官中使用与本发明显示出同样的表型的模型。

作为器官再生方法，本发明人等申请了PCT/JP2008/51129。

此外，最近诱导型多能性干(iPS)细胞受到关注(例如非专利文献2)。认为iPS细胞与ES细胞具有同等的功能。

现有技术文献

非专利文献

非专利文献1：Chen J.等人，Proc.Natl.Acad.Sci.USA，第90卷，第4528-4532页，1993

非专利文献2：Okita K等人，Generation of germline-competent induced pluripotent stem cells.Nature 448(7151)313-7、2007

发明内容

发明所要解决的课题

本发明的课题在于：使用可以简便制作的诱导型多能干细胞(iPS细胞)，提供适合产业用的器官再生的技术。即，以提供根据个人的特性，由皮肤等体细胞再生“自己的器官”的技术为课题。此外，本发明的课题还在于：根据具有目标基因组的细胞，生产诱导型多能干细胞(iPS细胞)以实施本发明，从而进行使用来自各种基因组的器官的研究开发。并且，本发明还以回避在ES细胞方面成为问题的有关伦理的问题为课题。

解决课题的方法

本发明发现：在胚泡互补方法中，通过向发育的胚泡中注入诱导型多能干细胞(iPS细胞)来补偿胰脏等器官的缺失时，诞生下一代；本发明还发现：胰脏得到补偿的转基因动物可以作为建立者(founder)向下一代传递表型，由此明确了：可以使用这样的建立者进行器官再生，从而解决了上述课题。

本发明中发现：例如，向以胰脏等器官的缺失为特征的敲除小鼠和转基因动物(例如小鼠)中移植作为多能细胞的诱导型多能干细胞(iPS细胞)以补偿胰脏，可以高效率地得到作为建立者的产仔。

本发明中明确了：即使使用诱导型多能干细胞(iPS细胞)，根据基因型分型的结果，胰脏得到补偿的敲除小鼠也正常地发育成成体。