ヒトiPS細胞で小児腎臓病を再現～病態解明と治療に向けた大きな前進～

【ポイント】

• 腎臓のろ過膜を構成するネフリンに変異をもつ先天性ネフローゼ症候群の患者さんの皮膚からiPS細胞を樹立した。
• 患者さん由来のiPS細胞から誘導した腎臓組織において、ネフリンの細胞表面への移行とろ過膜の形成に異常がみられた。つまりこの先天性腎臓病の初期病態をiPS細胞で再現することに成功した。
• これらの異常は、ネフリンの変異を修復することによって正常化した。よって、この変異が病気を起こす原因であり、それを元に戻すと治療できる可能性を示した。

【発表概要】

　熊本大学発生医学研究所の西中村隆一教授らの研究グループは、先天性腎臓病患者さん由来のヒトiPS細胞※１から腎臓組織を誘導することによって、病態を再現することに成功しました。
　腎臓は血液中の老廃物をろ過して排出する臓器ですが、その際に血液中の蛋白質は尿中には漏れないようになっています（図１参照）。これを司るのが糸球体※２のポドサイト※３に存在するろ過膜（スリット膜）であり、ネフリン※４という物質がその主な構成要素です。そのため、ネフリンに遺伝子変異があると、血液中の蛋白質が尿に大量に漏れ、先天性のネフローゼ症候群※５を呈します。根治的治療は困難であり、ろ過膜を人工的に再現する手法がないことが研究進展のボトルネックになっていました。
　西中村隆一教授らの研究グループは2014年に、ヒトiPS細胞から腎臓組織を試験管内で誘導することに成功しました。さらに2016年には、iPS細胞から誘導した糸球体ポドサイトがネフリンを発現していること、誘導の途中にマウスに移植するとポドサイトがより成熟することを証明しました。そこで今回、谷川俊祐助教、Mazharul Islam (マジハール　イスラム)さん（大学院生）らが、これらの方法を先天性腎臓病の患者さん由来のiPS細胞に応用しました。

　まず、ネフリンに１ヶ所だけ変異をもつ先天性ネフローゼ症候群の患者さんの皮膚からiPS細胞を樹立しました（図２参照）。そこから試験管内で腎臓組織を誘導したところ、本来糸球体ポドサイトの表面に存在すべきネフリンが細胞内に留まり、ろ過膜の前駆体をほとんど作れないことがわかりました（図３Ａ参照）。誘導の途中でマウスに移植すると、通常はポドサイトの成熟が進んで、ネフリンが血管側に移動してくるのですが、患者さん由来のものではそれも障害されていました（図３Ｂ参照）。つまり、この先天性腎臓病の初期病態をiPS細胞によって再現したことになります。さらに、患者さん由来のiPS細胞でネフリン変異を修復してから腎臓組織に誘導したところ、上記の異常は正常化しました（図４参照）。つまり、このたった１つの変異が病気を起こす原因であり、この変異を修復すると治療ができる可能性を示しました。
　本研究は、患者さん由来のiPS細胞を使って糸球体性腎疾患の病態を再現した初めての例であり、病因の解明と創薬開発につながることが期待されます。本研究成果は、米国科学雑誌「Stem Cell Reports」オンライン版に8月30日11:00（アメリカ東部時間）【日本時間の8月31日0:00 AM】に掲載されました。

※本研究は、熊本大学の江良択実教授と仲里仁史教授、順天堂大学の栗原秀剛准教授、琉球大学の中西浩一教授、広島大学の山本卓教授らとの共同研究です。文部科学省科学研究費補助金、日本医療研究開発機構の再生医療実現拠点ネットワークプログラム「疾患特異的iPS細胞を用いた遺伝性腎疾患の病態解明拠点」および再生医療実用化研究事業「外来因子フリー難病由来iPS細胞のライブラリー構築とそれを使った疾患モデルと薬剤開発」の支援を受けました。

【論文情報】
Organoids from nephrotic disease-derived iPSCs identify impaired NEPHRIN localization and slit diaphragm formation in kidney podocytes
Stem Cell Reports　 on line  Aug 30, 2018

Shunsuke Tanigawa, Mazharul Islam, Sazia Sharmin, Hidekazu Naganuma, Yasuhiro Yoshimura, Fahim Haque, Takumi Era, Hitoshi Nakazato, Koichi Nakanishi, Tetsushi Sakuma, Takashi Yamamoto, Hidetake Kurihara, Atsuhiro Taguchi, and Ryuichi Nishinakamura

※１　iPS細胞：皮膚や血液などの体細胞から作られた万能細胞
※２　糸球体：腎臓内で血液から尿をろ過する部位
※３　ポドサイト：糸球体のろ過機能を司る細胞。複雑な突起と特殊なろ過膜をもつ。
※４　ネフリン：ポドサイトのろ過膜を構成する主要なタンパク質
※５　ネフローゼ症候群：糸球体の異常によって血液中の蛋白質が尿中に漏れ出てしまう病気。先天性の場合は、生後３ヶ月以内に大量の蛋白尿を呈し、血液中の蛋白質の低下によって全身の浮腫が起こり、２−３年内に腎不全となることが多い。ネフリンの変異による先天性ネフローゼ症候群は、フィンランドで特に頻度が高い（8,200人に一人）。

【詳細】
  プレスリリース本文（PDF580KB）