熊本大、1年以上増殖し続け赤血球に分化可能な不死化赤芽球細胞株を樹立

熊本大学は12月14日、ヒト成人骨髄細胞から半永久的に増殖し、赤血球へと分化する能力を有する不死化赤芽球細胞株「ELLU細胞」を樹立したことを発表した。

同成果は、熊本大 国際先端医学研究機構の三原田賢一特別招聘教授を中心とした、日本赤十字社 中央研究所、スウェーデン・ルンド大学らの研究者も参加した国際共同研究チームによるもの。詳細は、日本ヒト細胞学会が刊行する英文学術誌「Human Cell」に掲載された。

近年、日本を含む多くの国で輸血用の血液が不足する状態が続いているほか、献血によって集められた血液であっても、ウィルス感染などによる汚染の危険性があり、より安全かつ安定的な輸血用血液の供給が求められている。

この状況の打開のために、体外で赤血球を作り出して輸血に用いる方法などが考えられている。これまで、大量の赤血球を人工的に作製ことを目指し、臍帯血や骨髄などに含まれる「造血幹細胞」用いる方法が研究されていた。しかし、造血幹細胞は稀な細胞であることから、輸血で必要とされるだけの赤血球を作製することが困難だったという。

そのため現在は、赤血球になる手前の幼若な細胞である「赤芽球」を“不死化”した細胞(細胞株)を樹立し、半永久的に増殖させることで、赤血球を大量に作製する方法が試されるようになってきた。

• 不死化赤芽球細胞株を使った輸血医療のイメージ (出所:熊本大プレスリリースPDF)

三原田特別招聘教授もそうした研究者の1人で、同氏の研究チームは今回、ヒトの骨髄に含まれる造血幹細胞から誘導した赤芽球に「ヒトパピローマウィルス」(HPV)の持つ「E6/E7遺伝子」を導入することでELLU細胞を樹立。すでにELLU細胞は1年以上にわたって安定した増殖を続けており、不死化され培養可能な細胞集団、すなわち細胞株であると判断されるとしている。

これまでは増殖中の赤芽球細胞株に分化・成熟を促し、赤血球にするためにはHPV-E6/E7遺伝子の働きを止める必要があると考えられてきたという。実際、過去に樹立された細胞株には、遺伝子の働きを調節するスイッチが組み込まれていた。しかしELLU細胞ではこのスイッチを使わず、より単純な仕組みで不死化が行われた。それにも関わらず、培養条件を変えるだけで分化が起こり、ヘモグロビン合成や核の凝縮などの赤芽球分化で起こる現象が観察され、中には核を放出(脱核)して、より成熟した細胞へ変化するものも確認されたという。

• 分化するELLU細胞。(a)分化する前のELLU細胞。(b)分化を開始し、核が凝縮したELLU細胞。(c)脱核中のELLU細胞。(d)脱核が完了したELLU細 (出所:熊本大プレスリリースPDF)

これらの結果から、ELLU細胞の性質は均一ではなく、異なる分化能力を持つ細胞が混在していると考えられたことから、もととなるELLU細胞を1つひとつの細胞に分けてから、個別に増殖させる作業(クローニング)を行ったところ、同じドナー(成人骨髄)からクローンELLU細胞が10種類以上得られたという。

ELLU細胞は、成体型ヘモグロビンを作っている成人骨髄から樹立されたにもかかわらず、多くのクローンで胎児型ヘモグロビンを合成しており、成体型ヘモグロビンを合成しているクローンはむしろ少数だったことが観察されたほか、そうした分化前から成体型ヘモグロビンを持つELLU細胞クローンは、分化の誘導に伴いすぐに壊れてしまうことが確認された一方で、胎児型ヘモグロビンを持つELLU細胞クローンは、培養の条件を変えると次第に成体型ヘモグロビンを作るようになり、壊れる細胞の割合も低いことも確認されたとする。

• ヘモグロビンの型の違いによるELLUクローンの成熟の違い (出所:熊本大プレスリリースPDF)

なお、ELLU細胞から完全な赤血球ができる割合は、まだ高くないと研究チームでは説明しており、今後は、今回の成果をもとに、より詳しい遺伝子発現比較などを行うことで、さらに赤血球を作る能力が高い細胞株を樹立したり、赤血球への分化効率を高めたりする研究につながることが期待されるとしている。ELLU細胞は今後、理化学研究所 バイオリソース研究センター(理研セルバンク、茨城県つくば市)から入手可能になる予定だという。