ポイント

1. ヒトiPS細胞から後脳領域の特性を持つ神経幹細胞（hindbrain-like induced NSC; Hb-LiNSCs）を作製する新たな分化誘導法を確立した。
2. この方法は、3種類の特定の低分子化合物の組み合わせにより、動物由来成分や成長因子bFGFを用いない条件で、簡便かつ安定的にHb-LiNSCを誘導・維持することが可能である。
3. 誘導されたHb-LiNSCsは、1年間以上の長期培養後も、後脳としての領域特異性と分化能、正常な核型を維持することを示した。
4. Hb-LiNSCsから分化した神経細胞は、機能的なネットワーク形成と電気信号の伝達が確認され、マウス脳内へ移植すると周囲の組織へ生着・分化することを示した。

本研究の概要

　池谷真 准教授（CiRA臨床応用研究部門）らの研究グループは、ヒトiPS細胞から後脳^注1）の性質を持つ神経幹細胞^注2）（後脳様神経幹細胞、Hb-LiNSCs）を、簡便かつ安定的に作製する新手法を開発しました。これまで、多能性幹細胞から後脳の神経幹細胞を誘導する方法は報告されていましたが誘導した神経幹細胞の特性を長期間にわたって維持し培養する方法は確立されていませんでした。本研究では、3種類の低分子化合物を組み合わせた「ACLカクテル^注3）」を用いることで、後脳特異的なマーカーを発現する神経幹細胞の誘導に成功しました。さらに、開発した培養方法は、誘導後も1年間以上の長期間にわたって後脳領域の特性をもった神経幹細胞として増殖・分化能を維持できることを示しました。この手法は、脊髄小脳変性症や脳幹腫瘍などの後脳領域（橋（きょう）、小脳、延髄）に関連する神経疾患の病態解明や創薬研究において、信頼性の高いヒト細胞モデルを構築するための重要な基盤技術となります。

　本研究成果は、2026年3月30日（米国東部時間）に国際科学誌「Cell Reports Methods」に掲載されました。

　神経幹細胞は、神経細胞やグリア細胞へと分化する能力を持ち、神経疾患の疾患モデルや再生医療の研究に不可欠な細胞です。中枢神経系の発生では、前脳、中脳、後脳、脊髄など、その領域によって役割が異なり、それぞれの領域に応じた神経幹細胞が分化していきます（領域特異性^注4））。後脳領域に相当する橋（きょう）、小脳、延髄は、呼吸や循環などの生命維持に関わる重要な部位ですが、患者さんから神経幹細胞を直接採取することは、組織損傷のリスクや倫理的な観点から極めて困難です。そのため、これまでにiPS細胞から後脳の神経幹細胞の誘導法の研究が進められ、開発されていましたが、一方で、その性質を維持したまま長期間培養する方法は開発されていませんでした。中間段階の細胞を長期間維持・拡大培養することが可能になれば、毎回iPS細胞から誘導する手間を省くことができるだけでなく、均質な細胞を必要なときに大量供給できるようになります。これにより、実験の再現性を高めることや、創薬研究での実用化に向けた薬剤スクリーニングなどの大規模な実験が可能となります。

1）ACLカクテルによる後脳様神経幹細胞（Hb-LiNSCs）の誘導
　研究グループは、TGF-β^注5）阻害剤（A-83-01）とWntシグナル^注6）活性化剤（CHIR99021）とBMP^注7）阻害剤（LDN-193189）をそれぞれ適切な濃度で組み合わせた「ACLカクテル」を開発しました。このカクテルを用いることで、ヒトiPS細胞から1週間で、ドーム状の形態をした後脳様神経幹細胞（Hb-LiNSCs）を効率よく誘導することに成功しました。この手法は動物由来成分や高価な成長因子（bFGF）を必要とせず、また複数の異なるヒトiPS細胞株で同様のHb-LiNSCsが誘導できるという高い再現性を示しました。（図1）

2）1年間以上にわたる長期安定性の実証
　Hb-LiNSCsを、誘導後も継続してACLカクテル存在下で一週間に一度の継代を行いながら培養し続けました。その結果、誘導した細胞が１年間以上（53継代）にわたって、後脳特異的な遺伝子（GBX2, HOXB4など）の発現と、正常な染色体核型を維持し続けることが分かりました（図2A,B）。また、継代初期（10回目まで）は脊髄の指標となる遺伝子（HOXB7やHOXB9）を同時に発現し、中期以降（20回目以降）は後脳神経幹細胞の遺伝子発現パターンを維持することが分かりました（図2C）。この結果は、単一細胞ごとの遺伝子発現パターンを解析するシングルセル解析でも確認されました（図2D）。

3）多様な神経細胞への分化と機能評価
　後脳様神経幹細胞の状態を維持するACLカクテルを除いた培地でHb-LiNSCsを培養したところ、各細胞の指標となる遺伝子TUBB3（神経細胞）、OLIG2（オリゴデンドロサイト^注8））、GFAP（アストロサイト^注9））、FEV、TPH2、SLC6A4（いずれもセロトニン作動性神経細胞^注10））の発現が誘導され、Hb-LiNSCsから神経系の分化が進むことを確認しました（図3A,B,C）。電極を用いた解析（MEA解析^注11））では、Hb-LiNSCsから分化した神経細胞が機能的なネットワークを形成し、電気信号をやり取りしていることが示唆されました（図3D）。また、マウスの後脳領域へHb-LiNSCsから分化した神経細胞の集合体（ニューロスフェア）を移植した実験でも、細胞が死滅することなく生着し、より成熟した神経細胞へと分化することを確認しました（図4）。

　本研究で確立されたヒトiPS細胞から後脳様神経幹細胞（Hb-LiNSCs）を分化誘導し維持培養できる手法により、ヒトの後脳神経系を再現できる安定した細胞の供給源が確保されました。Hb-LiNSCsを用いることで、これまで困難であった後脳特異的な疾患のメカニズム解明や、効率的な薬剤スクリーニングが進むことが期待されます。また、長期にわたって領域特異性を維持できるという知見は、他の脳領域の細胞作製における技術開発にも示唆を与えると期待されます。

1. 論文名
   Wnt activation and dual SMAD inhibition for induction and maintenance of hindbrain-like neural stem cell from hiPSCs
   • doi: 10.1016/j.crmeth.2026.101372
2. ジャーナル名
   Cell Reports Methods
3. 著者
   Ziadoon Al-Akashi¹, Denise Zujur¹, Nicholas Boyd-Gibbins¹, Nathalie Eileen Wiguna¹, Masato Nakagawa¹, Tetsuhiro Kikuchi¹, Asuka Morizane^1,2, Jun Takahashi¹, Makoto Ikeya^1,*
   *：責任著者
4. 著者の所属機関
   1. 京都大学iPS細胞研究所（CiRA）
   2. 神戸市立医療センター中央市民病院 再生医療研究部

本研究は、下記の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）

   － 再生医療実現拠点ネットワークプログラム
   「再生医療用iPS細胞ストック開発拠点」

   － 再生・細胞医療・遺伝子治療実現加速化プログラム
   「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. iPS細胞研究基金
3. 日本学術振興会（JSPS）科学研究費助成事業（16H05447）
4. 科学技術振興機構（JST）次世代研究者挑戦的研究プログラム（JPMJSP2110）
5. 公益財団法人 大塚敏美育英奨学財団