幹細胞：腸幹細胞およびオルガノイド培養のためのデザイナーマトリックス
Nature 539, 7630 doi: 10.1038/nature20168
上皮オルガノイドは、実際の器官が持つ複数の特徴を再現しており、器官の発生、機能、疾患のモデルとして期待されている。しかし、オルガノイドを成長させるための動物由来のマトリックスの特徴はよく分かっていないため、研究や治療でオルガノイドが持つ可能性を完全に引き出すことができていない。本研究では、モジュール性の合成ヒドロゲルネットワークを用いて、腸幹細胞（ISC）の増殖やオルガノイド形成を統御する細胞外マトリックス（ECM）の主要なパラメーターを定義し、過程の各段階で必要とされる機械的環境やECM構成因子が異なることを示す。特に、フィブロネクチンを基盤とした接着のみでISCの生存と増殖に十分だったことは重要である。マトリックスが非常に堅いと、YAP（yes-associated protein 1）依存的機構を介して、ISCの増殖が顕著に高まった。一方、ISCの分化とオルガノイドの形成には、柔らかいマトリックスとラミニンを基盤とした接着が必要だった。我々はこれらの知見をもとに、マウスとヒトのISC増殖用の完全合成培養系を構築した。さらに我々は機械的に動的なマトリックスを作製した。このマトリックスは、最初はISCの増殖に最適であり、その後の分化と腸管オルガノイド形成も可能にするため、マウスとヒトの幹細胞由来オルガノイドの培養のための動物由来のマトリックスの代替となるよく定義されたマトリックスが得られた。我々の手法は、現行のオルガノイド培養法のさまざまな制限を克服し、基礎研究および臨床研究への応用性を大いに広げるものである。今回示した原理を拡張することにより、他の種類の幹細胞やオルガノイドの長期培養に最適なデザイナーマトリックスを明らかにすることもできるだろう。
