JMT日本尖端医疗-高效诱导人iPS细胞心肌细胞的新技术

日本医学研究与发展机构（AMED）8月10日宣布，以筑波大学为中心的研究小组从成纤维细胞中发现了直接诱导心脏中胚层细胞的基因Tbx6。通过将该基因导入小鼠ES细胞和人iPS细胞等多能干细胞，可以在不使用体液因子的情况下产生高效生长的心脏中胚层细胞，并进一步确认了用其诱导心肌细胞和血管细胞。

研究结果由筑波大学的家田真树 教授（心血管内科）、庆应义塾大学医学院的贞广威太郎 助教（心血管内科）和产业技术综合研究所药物发现分子分析研究中心的五岛直树 研究组长等的研究团队共同完成。详情发表在学术期刊《Cell Stem Cell》上。

通常，心肌细胞无法再生，因心脏病而心功能低下的心脏会出现心力衰竭。由于心力衰竭在世界死亡原因中排在前几位，因此希望开发出新的治疗方法。目前，从ES细胞、iPS细胞等多能性干细胞诱导出来的心肌细胞作为心脏再生医疗和药物开发的工具备受期待，并且正在积极进行以高效心肌诱导为目标的研究。

到目前为止，为了从多能性干细胞诱导心肌细胞，通常使用多种液性因子，首先诱导心脏的干细胞——心脏中胚层细胞，然后诱导心肌。但存在诱导过程复杂、诱导效率不稳定、体液因子昂贵等问题。

本研究筛选了诱导心脏中胚层的基因，将58个在心脏中胚层特异性表达的候选基因一一导入小鼠成纤维细胞。结果，仅从导入了控制发育的转录因子Tbx6基因的细胞中诱导了一组表达心脏中胚层特异性基因Mesp1的细胞群。根据这些细胞长时间维持心脏中胚层的状态，并没有自发分化成心肌，提示Tbx6可能是诱导心脏中胚层的基因。

由Tbx6从成纤维细胞诱导的心脏中胚层细胞（来源：AMED）

为了研究Tbx6的作用，在使用液性因子从老鼠ES细胞诱导心肌的过程中分析Tbx6的作用，结果确认Tbx6是生物体心脏发育和多能性干细胞诱导心肌的重要因子。

此外，研究小组利用Tet-On慢病毒系统将Tbx6导入小鼠胚胎干细胞，确立了可自由控制Tbx6基因表达的实验系统。仅Tbx6表达能否诱导成中胚层、心脏中胚层、心肌细胞的研究结果表明，约88%的ES细胞被诱导成中胚层细胞。这些中胚层细胞多为心脏中胚层细胞，其中约67%被诱导为心肌细胞。据说该诱导效率等于或高于基于体液因素的心肌诱导效率。此外，确认分化为血管平滑肌细胞和血管内皮细胞，并观察到分化为构成心脏的所有细胞。

由Tbx6从小鼠ES细胞诱导的心肌细胞（来源：AMED）

并且，在人类iPS细胞中也确立了同样的实验体系，与老鼠ES细胞一样，只通过Tbx6基因的表达，不使用液性因子就能制作心脏中胚层，确认了诱导分化成心肌细胞和血管细胞的可能性。

除了在同一项研究中揭示的中胚层的早期发育功能外，人们早就知道Tbx6与骨骼肌和软骨的来源——旁轴中胚层的发育有关。由于这些器官在发育过程中是在心脏之后发育的，当Tbx6的表达期超过诱导心脏中胚层所需的时间时，成功产生了近轴中胚层细胞。此外，通过调整培养条件，从被诱导的近轴中胚层诱导出骨骼肌和软骨细胞。

发现Tbx6控制源自干细胞的中胚层和心肌诱导（来源：AMED）

研究小组不仅有望将以上成果用于心肌梗死和扩张型心肌病等各种心脏疾病的再生医疗，还可以促进简便、短期、廉价的心肌制作技术的发展。

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