糖鎖で見分けるiPS細胞の分化のばらつき~iPS細胞由来の神経細胞集団から目的外細胞を標識可能な糖鎖マーカーを開発~

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2025-09-05 産業技術総合研究所

産業技術総合研究所の研究チームは、iPS細胞から分化させた神経細胞集団に混在する「目的外細胞」を識別するため、糖鎖を利用した新しいマーカーを開発した。単一細胞レベルで糖鎖と遺伝子発現を同時に解析できるscGR-seq法を適用し、神経細胞集団を成熟神経細胞、未成熟神経細胞、未分化神経前駆細胞、間葉系細胞の4亜集団に分類。その結果、未分化神経前駆細胞でフコシル化糖鎖(抗LewisX抗体で標識可能)、間葉系細胞でPoly-LacNAc糖鎖(rLSLNで標識可能)が高発現することを発見した。これらを糖鎖マーカーとして利用すれば、目的外細胞を識別・分離でき、再生医療に用いる細胞製品の安全性と有効性の向上につながる。研究成果は「Stem Cell Reports」に掲載され、今後は神経細胞以外のiPS細胞由来細胞にも応用が期待される。

糖鎖で見分けるiPS細胞の分化のばらつき~iPS細胞由来の神経細胞集団から目的外細胞を標識可能な糖鎖マーカーを開発~
scGR-seq法によるiPS細胞由来分化細胞の糖鎖マーカー開発

<関連情報>

単一細胞グリコミクスおよびトランスクリプトームプロファイリングにより、ヒト iPSC 由来ニューロンの各細胞サブポピュレーションの糖鎖シグネチャが明らかになる Single-cell glycome and transcriptome profiling uncovers the glycan signature of each cell subpopulation of human iPSC-derived neurons

Haruki Odaka ∙ Hiroaki Tateno
Stem Cell Reports  September: 4, 2025
DOI:https://doi.org/10.1016/j.stemcr.2025.102631

Highlights

  • Single-cell glycan and RNA sequencing revealed heterogeneity in iPSC-derived neurons
  • Undifferentiated NPCs and mesenchymal cells (MCs) were identified as non-neural cells
  • Glycan markers of undifferentiated NPCs and MCs were identified
  • Glycan markers enabled the detection of non-neural cells in neural cultures

Summary

Human induced pluripotent stem cell (iPSC)-derived neurons are often heterogeneous, posing challenges for disease modeling and cell therapy. We previously developed single-cell glycan and RNA sequencing (scGR-seq) to analyze the glycome and transcriptome simultaneously. Here, we applied scGR-seq to examine heterogeneous populations of human iPSC-derived neurons. We identified four subpopulations: mature neurons, immature neurons, undifferentiated neural progenitor cells (undiffNPCs), and mesenchymal cells (MCs). Lectin-binding patterns indicated high α1,3-fucose expression in undiffNPCs. MCs exhibited strong binding of a poly-LacNAc-recognizing lectin (rLSLN) and high expression of B3GNT2, a poly-LacNAc synthetic enzyme. Pseudotime analysis revealed that a subpopulation of NPCs acquired mesenchymal features and differentiated into MCs. Immunocytochemistry confirmed the specific detection of undiffNPCs and MCs using anti-Lewis X (α1,3-fucosylated glycan) antibodies and rLSLN. Beyond identifying cell heterogeneity, scGR-seq enables the discovery of glycan markers and detection probes for iPSC-derived cells, aiding in their further cell processing and manipulation.

医療・健康
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