ポイント

1. ヒトiPS細胞を用い、アルツハイマー病^注1）をはじめとする筋萎縮性側索硬化症やパーキンソン病などの神経変性疾患^注2）の主要なリスク因子であるAPOE^注3）遺伝子を欠損させたミクログリア^注4）を作製した。
2. APOE欠損がNUPR1-p21^注5）経路の活性化とTGF-betaシグナル^注6）の変化を引き起こし、これらがミクログリアの増殖を著しく抑制することを突き止めた。
3. 本研究により、ApoEが脂質代謝だけでなく、特定のシグナル経路を介してミクログリアの自己複製を制御する司令塔であることが明らかになり、神経変性疾患の新たな病態解明に繋がることが期待される。

　Dayoung Kim（京都大学CiRA増殖分化機構研究部門 大学院生）、近藤孝之（CiRA同部門特定拠点講師、理化学研究所バイオリソースセンター（BRC）iPS創薬基盤開発チーム客員研究員、理化学研究所革新知能統合研究センター（AIP）iPS細胞連携医学的リスク回避チーム客員研究員）、井上治久（CiRA同部門教授、理化学研究所バイオリソースセンター（BRC）iPS創薬基盤開発チームチームディレクター、理化学研究所革新知能統合研究センター（AIP）iPS細胞連携医学的リスク回避チーム客員主管研究員）らの研究グループは、ヒトiPS細胞から作製したミクログリアにおいて、アルツハイマー病（AD）の最大の遺伝的リスク因子であるAPOE遺伝子の欠損が、細胞の増殖能力を著しく抑制することを明らかにしました。

　研究グループは、CRISPR-Cas9技術^注7）を用いてAPOE遺伝子を欠損させたヒトiPS細胞株を樹立し、ミクログリア様細胞へと分化させました。解析の結果、APOE欠損ミクログリアでは脂質滴の蓄積や炎症反応（NLRP3インフラマソーム^注8）の活性化）が亢進するだけでなく、細胞周期に関連するNUPR1-p21経路およびTGF-betaシグナルの変化を介して、増殖能が低下していることを発見しました。この増殖抑制には活性酸素種（Reactive Oxygen Species: ROS）の増加による酸化ストレスの関与が示唆されました。本研究成果は、脳内の免疫恒常性維持におけるApoEの新たな役割を提示するものであり、ADをはじめとする神経変性疾患の治療法開発への貢献が期待されます。さらに、本研究で構築された解析プラットフォームは、データ駆動型のAI解析につながるiPS細胞由来ミクログリア表現型データ取得の基盤となります。

　この研究成果は2026年3月20日に米国科学誌「Journal of Cellular and Molecular Medicine」で公開されました。

　アルツハイマー病（AD）は進行性の神経変性疾患であり、アポリポ蛋白E（ApoE）をコードするAPOE遺伝子は、孤発性ADの最も強力な遺伝的リスク因子として知られています。ミクログリアは脳内の常在性免疫細胞であり、脂質代謝や炎症調節、死細胞の除去などを通じて脳の恒常性を維持する重要な役割を担っています。近年の研究により、APOE遺伝子型がミクログリアの状態を変化させることが示唆されてきましたが、ApoEがヒトミクログリアの生理機能にどのように影響を与えるかは十分に解明されていませんでした。そこで研究グループは、ヒトiPS細胞技術を用いてAPOE欠損がミクログリアの機能に与える直接的な影響の解明を試みました。

1）APOE欠損による脂質蓄積と炎症反応の評価
　研究グループはまず、CRISPR-Cas9技術を用いて、AD患者由来のiPS細胞から同じ遺伝的背景を持ちながらAPOE遺伝子 を欠損させたiPS細胞株を樹立しました。このiPS細胞をミクログリアへと分化させ解析した結果、APOE欠損ミクログリアでは細胞内に脂質が蓄積していることがわかりました（図1）。

　さらに、免疫応答を解析したところ、炎症応答を惹起するリポ多糖とATPによる刺激を加えた際に、正常なミクログリアと比較して炎症性サイトカイン^注10）であるIL-1βの分泌が増加しており、NLRP3インフラマソームが活性化していました。

2）APOE欠損ミクログリアにおける増殖能低下
　研究グループは次に、APOE欠損ミクログリアにおける遺伝子発現変動を明らかにするため、網羅的な遺伝子発現解析を行いました。その結果、細胞周期に関連する遺伝子群の発現が低下していることが明らかになりました。これらの結果を受けて、APOE欠損がミクログリアの増殖能に与える影響を解析したところ、APOE欠損ミクログリアでは正常ミクログリアと比較して細胞増殖が有意に低下していました（図2）。

　さらに解析を行ったところ、細胞周期制御に関与するNUPR1-p21経路およびTGF-βシグナル経路の変化が認められました。これらの結果から、ApoEはミクログリアの細胞周期制御にも関与していることが示唆されました。

3）APOE欠損ミクログリアにおける酸化ストレスの増加
　さらに、APOE欠損ミクログリアにおける増殖能低下の背景にある機構を明らかにするため、トランスクリプトーム解析の結果を詳しく検討しました。その結果、APOE欠損ミクログリアでは、酸化ストレスに関わる経路の変化が認められました。そこで細胞内ROSを測定したところ、APOE欠損ミクログリアでは正常ミクログリアと比較してROSが増加していました（図3）。

　酸化ストレスは、細胞周期の停止や細胞機能の変化に関与しています。これらの結果から、APOE欠損ミクログリアでは酸化ストレスが亢進しており、それがNUPR1-p21経路を介した細胞周期制御の変化、ひいては増殖能の低下に関与している可能性が示唆されました。

　本研究では、ApoEが脂質輸送体としての役割を超えて、ミクログリアの増殖能力を維持していることを見出しました。ミクログリアの増殖とクラスター形成は、脳内のアミロイド斑に対する重要な防御反応の一つと考えられています。今回の発見は、ApoEの機能不全がいかにしてミクログリアの防御機能を損なわせるかの理解を提供するものであり、今後ミクログリアの増殖能力を正常化させることでADの進行を抑制する、新しい治療法の開発につながることが期待されます。

1. 論文名
   Apolipoprotein E Deficiency Impairs Human Microglial Proliferation Accompanied by Elevated Cellular Oxidative Stress
   • doi: 10.1111/jcmm.71074
2. ジャーナル名
   Journal of Cellular and Molecular Medicine
3. 著者
   Dayoung Kim¹, Takayuki Kondo^1,2,3, Keiko Imamura^1,2,3, Kayoko Tsukita^1,2, Ayako Nagahashi^1,3,
   Tomoki Sakasai^1,3, Haruhisa Inoue^1,2,3
4. 著者の所属機関
   1. 京都大学iPS細胞研究所（CiRA）
   2. 理化学研究所 バイオリソース研究センター（BRC）iPS創薬基盤開発チーム
   3. 理化学研究所 革新知能統合研究（AIP）センターiPS細胞連携医学的リスク回避チーム

本研究は、下記機関より支援を受けて実施されました。

1. 日本医療研究開発機構（AMED）

   － 再生・細胞医療・遺伝子治療実現加速化プログラム

   1. 次世代医療を目指した再生・細胞医療・遺伝子治療研究開発拠点
   2. 機能性オルガノイドを用いた運動ニューロン疾患遺伝子治療薬スクリーニング系の確立
   3. SOD1変異ALSに対する遺伝子編集治療法の開発
   4. アクシオロイドを用いたヒト脊髄発生・疾患のin vitro 3次元モデル

   － 脳神経科学統合プログラム

   1. ゲノム編集霊長類を用いた前頭葉機能とその障害の生成機構に関する研究開発

   － 認知症研究開発事業

   1. 病的バリアントを有する遺伝性認知症を対象としたコホート構築による病態解明、バイオマーカー開発、治験促進
2. 厚生労働科学研究費 難治性疾患政策研究事業