ヒトiPS細胞から胸腺上皮細胞を作製~ヒトナイーブT細胞の再生に向けた技術基盤を開発~

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2025-08-25 京都大学iPS細胞研究所

京都大学iPS細胞研究所(CiRA)の研究グループは、ヒトiPS細胞から成熟した胸腺上皮細胞(iTEC)を試験管内で作製することに成功しました。胸腺はT細胞の分化・選択に不可欠な臓器であり、iTECは皮質・髄質の上皮細胞を含む多様な集団から構成されていました。研究チームはiTECとヒトT前駆細胞を共培養し、オルガノイドを形成させることで、自己寛容をもつ多様なナイーブT細胞への分化を支持できることを確認しました。さらに単細胞解析により、iTECが実際の胸腺上皮細胞に近い多様性を示すことも明らかにしました。本技術は、胸腺発生や先天性無胸腺症・免疫不全症のモデル研究に加え、加齢や治療後の免疫低下克服に向けたT細胞再生医療の基盤となる可能性があります。成果は『Nature Communications』に掲載されました。

ヒトiPS細胞から胸腺上皮細胞を作製~ヒトナイーブT細胞の再生に向けた技術基盤を開発~図1
A:ヒトiPS細胞から胸腺上皮細胞(iTEC)への分化誘導の過程。
B:誘導した各時点の細胞の様子(明視野)。
C:レチノイン酸の濃度とHOXA3およびFOXN1の遺伝子発現誘導との関係。
D:皮質と髄質の胸腺上皮細胞で発現するタンパク質(皮質:PSMB11、髄質:KRT5)の免疫染色。2つの領域に分かれている。
E:FOXN1が発現すると赤い蛍光(mCherry)を発するレポーターiPS細胞株から分化誘導した胸腺上皮細胞(FOXN1mCherry)と成熟マーカー(HLA-DR)の染色。

<関連情報>

iPS細胞に基づくin vitroモデルは、ヒト胸腺上皮の発生と多系分化を再現する An iPSC-based in vitro model recapitulates human thymic epithelial development and multi-lineage specification

Yann Pretemer,Yuxian Gao,Kaho Kanai,Takuya Yamamoto,Kohei Kometani,Manami Ozaki,Karin Nishigishi,Tadashi Ikeda,Huaigeng Xu,Akitsu Hotta & Yoko Hamazaki
Nature Communications  Published:25 August 2025
DOI:https://doi.org/10.1038/s41467-025-62523-1

Abstract

Thymic epithelial cells (TEC) are crucial in supporting T cell development, but their high heterogeneity and difficulty of isolation pose obstacles to their study in humans. Particularly, how diverse TEC lineages arise from a common progenitor remains poorly understood. To address this, here we establish a human iPSC-based model of thymus organogenesis capable of deriving these lineages in vitro. Through controlled retinoid signaling followed by self-directed differentiation, we obtain FOXN1+ TEC progenitor-like cells and diverse mature MHCII+ populations resembling cortical and medullary TECs, allowing us to infer their developmental trajectories. Upon thymocyte co-culture, induced TECs support the generation of naïve T cells with diverse TCR repertoires and further develop into AIRE+ and mimetic TEC subpopulations. Our system provides a fully in vitro model of human TEC differentiation from early fate specification to late-stage maturation, offering new insights into human thymus development and potential regenerative applications for congenital thymic disorders.

医療・健康
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