Takao, T., Osone, T., Sato, K., Yamada, D., Fujisawa, Y., Hagiwara, M., Nakata, E., Ozaki, T., Toguchida, J., and Takarada, T. (2025). Modeling human limb skeletal development using human pluripotent stem cell-derived skeletal assembloids. bioRxiv, 2025.01.09.631479. 10.1101/2025.01.09.631479.(現在、査読付きの国際誌に投稿しています)
ヒトの手足の骨がどのように形づくられるのか――その発生過程を、試験管内で忠実に再現することは長年の夢でした。
宝田研究室ではこのたび、ヒトiPS細胞から**「関節軟骨」と「成長軟骨板」**という二つの異なる軟骨組織を作り分け、それらを融合させることで、ヒト肢骨の発生を再現する立体モデルの構築に成功しました。
この新しい3次元モデルを、私たちは 「スケレタル・アセンブロイド(Skeletal Assembloid)」 と名付けました。
スケレタル・アセンブロイドは、ヒトiPS細胞から誘導した**肢芽様間葉系細胞(ExpLBM)**を起点に、
- GDF5⁺PRG4⁺の関節軟骨前駆細胞(Interzone/Articular Chondrocyte Progenitors; IZ/ACP)
- SP7⁺の成長板軟骨細胞(Growth Plate Chondrocytes; GPC)
をそれぞれ分化誘導して作製しました。
この2種類の軟骨オルガノイドを立体的に組み合わせると、中心部では骨化が進行し、両端では関節軟骨が維持されるという、まさにヒト四肢骨のような“縦方向の成長構造”が再現されました。
さらに免疫不全マウスへの移植実験では、**軟骨から骨への変化(軟骨内骨化)**が生じ、長軸方向の骨成長が確認されました。
この成果は、ヒトの骨や関節の発生原理の解明に大きく貢献するだけでなく、骨形成不全や関節疾患の新しい再生医療・創薬モデルとしての応用も期待されます。