iPS細胞からヒト肝臓の類洞血管を再構築~凝固因子分泌能を高めたオルガノイドの創出により、血友病の出血症状を改善~

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2025-06-26 東京科学大学

東京科学大学・大阪大学WPI-PRIMeらの研究チームは、ヒトiPS細胞由来の臓器オルガノイド(HLBO)において、多層化ゲルと気液界面培養(IMALI法)を用い、世界で初めて肝臓の特有血管「類洞」の3次元構造を試験管内で再構築しました。4種の前駆細胞(肝内胚葉、間葉系、動脈内皮、肝類洞内皮前駆細胞)を組み合わせることで、肝細胞の成熟とFVIIIなど凝固因子分泌機能が大幅に向上。血友病Aモデルマウスに移植した結果、ヒトFVIIIの分泌が最大5ヶ月持続し、出血症状が改善されました。類洞含有オルガノイドは再生医療、創薬、疾患モデルへの革新的応用が期待されます。本成果は「Nature Biomedical Engineering」に掲載されました。

iPS細胞からヒト肝臓の類洞血管を再構築~凝固因子分泌能を高めたオルガノイドの創出により、血友病の出血症状を改善~図1. 凝固等の機能が強化された、臓器特異的欠陥構造をを有する肝臓オルガノイドを創出
A.本研究で得られた肝臓オルガノイドの創出技術と、類洞内皮細胞が関与する機能の概略。 B. 肝臓オルガノイドを構成する、ASGR1陽性肝細胞(赤)、CD32B陽性類洞内皮細胞(緑)、および細胞核(青)を染色した3次元立体構造の蛍光画像。 C. 肝臓オルガノイドの培養液中に分泌された凝固第VIII因子(FVIII)の量。

<関連情報>

多能性幹細胞由来ヒト肝芽オルガノイドにおける洞様血管の自己組織化 Self-organization of sinusoidal vessels in pluripotent stem cell-derived human liver bud organoids

Norikazu Saiki,Yasunori Nio,Yosuke Yoneyama,Shuntaro Kawamura,Kentaro Iwasawa,Eri Kawakami,Kohei Araki,Junko Fukumura,Tsuyoshi Sakairi,Tamaki Kono,Rio Ohmura,Masaru Koido,Masaaki Funata,Wendy L. Thompson,Pamela Cruz-Encarnacion,Ya-Wen Chen & Takanori Takebe
Nature Biomedical Engineering  Published:25 June 2025
DOI:https://doi.org/10.1038/s41551-025-01416-6

Abstract

The induction of tissue-specific vessels in in vitro living tissue systems remains challenging. Here, we directly differentiated human pluripotent stem cells into CD32b+ putative liver sinusoidal progenitors by dictating developmental pathways. By devising an inverted multilayered air–liquid interface culture, hepatic endoderm, septum mesenchyme, arterial and sinusoidal quadruple progenitors self-organize to generate and sustain hepatocyte-like cells neighboured by divergent endothelial subsets composed of CD32blowCD31high, LYVE1+STAB1+CD32bhighCD31lowTHBDvWF and LYVE1THBD+vWF+ cells. WNT2 mediates sinusoidal-to-hepatic intercellular crosstalk potentiating hepatocyte differentiation and branched endothelial network formation. Intravital imaging reveals the iPS-cell-derived putative liver sinusoidal endothelial progenitor develops fully perfused human vessels with functional sinusoid-like features. Organoid-derived hepatocyte- and sinusoid-derived coagulation factors enable correction of in vitro clotting time with Factor V-, VIII-, IX- and XI-deficient plasma, and rescues the severe bleeding phenotype in haemophilia A mice on transplantation. Advanced organoid vascularization technology allows for interrogating key insights governing organ-specific vessel development, paving the way for coagulation disorder therapeutics.

生物化学工学
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