脊髄損傷は、損傷部以下の知覚・運動・自律神経系の麻痺を呈する中枢神経系の損傷である。現代においても、損傷された脊髄を直接治療する方法は確立されていない。
これに対し、慶應義塾大学医学部生理学教室(岡野栄之教授）と同整形外科学教室（中村雅也教授）は、JST再生医療実現拠点ネットワークプログラムにおいて、損傷した脊髄を再生させる治療法の開発に取り組んでいた。これまでに、岡野教授らは京都大学の山中伸弥教授（京都大学iPS細胞研究所）らとの共同研究で、ヒトiPS細胞から神経幹細胞を分化誘導し、これを免疫不全マウス脊髄損傷モデルに移植を行い、良好な運動機能の回復を得ることに成功している。
今回は、使用するiPS細胞株によっては、移植後に一時的に運動機能が改善するものの、長期経過観察後に神経系腫瘍を形成してしまうことが分かった。そして、この腫瘍ではiPS細胞作製時に導入したOCT４遺伝子の活性化を認めており、次世代シーケンサーを用いた網羅的遺伝子解析の結果、上皮間葉転換が腫瘍の浸潤に関与していることが判明したという。
同グループは、独自の培養方法を用いてヒト iPS 細胞から神経幹細胞を分化誘導し免疫不全マウス脊髄損傷モデルに移植を行った。移植後約2 ヶ月のマウス脊髄内で、ヒト iPS細胞由来の神経幹細胞は生着し、ニューロン、アストロサイト、オリゴデンドロサイトの神経系3系統細胞へと分化していた。さらに、移植細胞の 40％程度がニューロンへと分化し、マウス脊髄内ニューロンと双方向性にシナプスを形成していることを、免疫組織学的解析および電子顕微鏡による解析から確認した。3種類の後肢の運動機能評価法で検討したところ、すべての評価法で移植群は良好な運動機能の改善を認めたという。
次に、移植後約4 ヶ月まで長期に経過観察を行い、移植細胞の安全性を評価した。その結果、253G1由来の神経幹細胞移植群では、一度回復した運動機能は徐々に悪化することが分かった。運動機能悪化の原因解明のため組織学的に解析したところ、Nestin というマーカー陽性の神経系の腫瘍が形成されていた。
さらに、腫瘍化の原因を調べるため、未分化細胞のマーカー遺伝子である OCT4、SOX2、KLF4 の発現をRT-PCR で定量的に評価した。その結果、253G1 由来の神経幹細胞移植後に、iPS 細胞作製時に導入した OCT4 遺伝子の活性化を認め、これが腫瘍形成に関与している可能性が示唆された。
これらにより、臨床応用に向けたヒト iPS 細胞由来の神経幹細胞移植の安全性確保のため、導入遺伝子の活性化の危険性がないゲノム挿入のない integration-free iPS 細胞を用いることが重要であることが分かったとしている。今後は今回の結果に基づき、移植細胞の安全性、特に造腫瘍性に関するスクリーニング法を構築していくという。(編集担当：慶尾六郎)
