东京工业大学等利用人类iPS细胞成功制作小肠细胞“iPS-肠细胞”

1月29日，东京工业大学（东工大）、东京大学（东大）、关东化学3者共同宣布，使用胶原比特凝胶膜，高效地使来自人类iPS细胞的小肠前体细胞成熟化，成功地制作出了可作为药品吸收性评价工具等使用的小肠细胞(iPS-肠细胞)。

该成果由东工大 生命理工学院 生命理工学系的粂昭苑教授、白木伸明副教授、吉田晋平研究生们的研究小组和东大研究生院 药学研究系科的楠原洋之教授、前田和哉副教授、关东化学的渡边辉彦究员们的共同研究小组所得。详细信息发表在国际干细胞学会的《干细胞报告》杂志上。

小肠在吸收人体摄入的氨基酸、脂类等营养物质和水分方面发挥着重要作用，但它也有防止外来物质被吸收到体内的防御机制。典型的防御机制包括结合细胞之间形成的强细胞膜间隙、将迁移到细胞中的分子再次转运到肠道的能力以及修饰或分解外来物质的能力。

但是，在某些情况下，这种防御机制会产生负面影响。其中之一是口服型药物。药物就不用说了，最好是尽可能快地被人体吸收。然而，防御机制将药物识别为外来物质并限制其吸收到体内。

也就是说，为了发挥药效，重要的是通过小肠有效地吸收，因此要评价药物的吸收性。目前，来自人结肠癌的“Caco-2细胞”被广泛使用，但问题是它们对药物的代谢能力极低。因此，预计人类iPS细胞将分化为小肠细胞并用作评估吸收性的工具细胞。

作为从人类iPS细胞制造小肠细胞的方法，报道了三维培养、添加多样的分化诱导因子、导入对分化重要的分子的基因等方法。针对这些，合作研究团队的目标是一种更简单的使用二维平面培养生产小肠细胞的方法，这种方法已经普遍使用了一段时间。胶原玻璃凝胶膜的粘附培养具有优异的细胞粘附活性和延伸活性，促进了小肠祖细胞的高效成熟。

结果，成功地生产出对小肠细胞标记分子“villin”呈阳性的小肠细胞（iPS-肠细胞）。据说小肠细胞表现出碱性磷酸酶活性，这是成熟的指标。小肠祖细胞是从人iPS细胞中大量制备的，可以冷冻保存。

（左）用抗绒毛蛋白抗体染色的 iPS 肠细胞的荧光显微镜观察图像。（右）用碱性磷酸酶（ALP）染色的 iPS 肠细胞的光学显微镜观察（来源：东京科技网站）

对制作出的iPS-肠细胞进行分析的结果表明，小肠中表达的药物输送分子“P-gp”和“BCRP”的基因，以及药物代谢酶“CYP 3a4”基因。此外，还进行了iPS-肠细胞的功能分析结果，表明这些药物转运分子和药物代谢酶实际上分别负责底物的转运和代谢。

还发现iPS-肠细胞彼此紧密相连。此外，作为iPS-肠细胞和药物孵育的实验结果，证实药物随时间渗透iPS-肠细胞，并且渗透性与药物的口服吸收良好相关。这意味着新药的口服吸收率可以通过 iPS肠细胞的渗透性来准确预测。

（左）在胶原蛋白Vitrigel膜上产生的iPS肠细胞的强细胞间空间结合。（右）药物渗透性与药物通过iPS-肠细胞单层膜的口服吸收率的关系（来源：东京科技网站）

根据以上结果，明确了来源于人类iPS细胞的小肠细胞作为药物吸收评价工具细胞是有用的，认为可以广泛用于药物开发。

众所周知，药物-药物相互作用发生在药物代谢和转运过程中，因此进一步的研究可能能够利用iPS-肠细胞来预测药物相互作用。