hiPSC由来アディポイド｜ヒト脂肪組織モデルの構築手法と機能的特性

bioRxiv (Biozentrum, University of Basel) スイス

概要

ヒト人工多能性幹細胞（hiPSC）から、機能的な脂肪組織の微小組織である「アディポイド」を生成するプロトコルが開発されました。このアディポイドは、成熟脂肪細胞や幹細胞・前駆細胞を含み、単房性脂肪細胞の含有や刺激によるリポライシス（脂肪分解）、アディポカインの分泌といった機能を有しています。これにより、従来のモデルでは困難だった肥満やインスリン抵抗性などの慢性疾患の模倣や、大規模な薬理学的スクリーニングが可能になります。

詳細

主要成果

ヒト人工多能性幹細胞（hiPSC）を用いて、機能的な脂肪組織の3次元微小組織である「アディポイド（adipoids）」を生成する手法が開発されました。このモデルは、ヒトの実際の脂肪組織と同様に、成熟した脂肪細胞と脂肪細胞の幹細胞および前駆細胞を含んでいることが単一核RNAシーケンシングによって明らかになっています。さらに、アディポイドは単房性脂肪細胞を含み、刺激に応じたリポライシス（脂肪分解）の実行や、アディポカインの分泌といった生理的機能を備えていることが確認されました。

技術・詳細

本研究で開発されたアディポイドは、hiPSCから誘導される3次元的な構造体であり、長期的な安定性と生存率を示すことが特徴です。解析の結果、以下の機能的特性を持つことが示されています。

• 細胞組成：成熟脂肪細胞および脂肪細胞幹細胞/前駆細胞を包含し、ヒト脂肪組織に近い構成であること。
• 形態的特徴：単房性脂肪細胞（大きな脂肪滴を一つ持つ成熟した脂肪細胞）を含有していること。
• 生理機能：刺激によるリポライシスの活性化および、脂肪組織由来の生理活性物質であるアディポカインを分泌すること。

これらの特性により、遺伝的な操作が容易であり、かつスケールアップが可能なモデルとして構築されています。

背景・業界の文脈

代謝研究においてヒト脂肪組織モデルは不可欠ですが、従来のモデルには大きな課題がありました。一次細胞培養はスケールアップが困難であり、薬剤スクリーニングや遺伝性疾患のモデリングには適していません。また、従来の2次元的な脂肪細胞培養では、肥満やインスリン抵抗性といった慢性的な病態を模倣するために必要な長期的な処置に耐えることができず、研究上の限界がありました。

今後の展望

hiPSC由来のアディポイドは、機能的でスケーラブル、かつ遺伝的な扱いが容易なモデルであるため、今後の代謝疾患研究に大きな影響を与えると期待されます。具体的には、大規模な薬理学的スクリーニングへの適用や、ヒトの代謝性疾患のメカニズムを詳細に調査するためのプラットフォームとしての活用が見込まれています。

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