【背景】シトリン欠損症(CD)はSLC25A13遺伝子の異常であり、常染色体潜性遺伝である。シトリンは、主に肝臓のミトコンドリア膜のアスパラギン酸・グルタミン酸の輸送体タンパク質である。シトリンが欠損することで、尿素サイクルだけでなく、細胞質内のNADH/NAD⁺が過剰となり、解糖系、糖新生、エネルギー産生の障害も生じる。症状は病期により2つに分かれ、新生児から乳児の病型であるNICCD期は肝内胆汁うっ滞、肝障害、多種アミノ酸血症などを呈し、成人期の成人発症II型シトルリン血症(CTLN2)は、意識障害、急性脳症様症状、精神症状で発症し、高アンモニア血症、高シトルリン血症、脂肪肝を呈し、一旦発症すると重篤な経過をたどり、肝移植が必要となる場合があり、根治療法が渇望されている。
【目的】CD患者から樹立したiPS細胞が、先天性尿素サイクル異常症の病態肝モデルとして使用できるか、ヒトiPS細胞由来肝細胞(HLC)に分化し評価し、さらに治療について検討した。
【方法】CD患者からiPS細胞を樹立し、HLCへ分化誘導を行う。それらのHLCを用いて、CTLN2の発症を予防する薬剤、ピルビン酸の負荷を行い、培地のアンモニア値で評価した。
【結果】2名のCD患者からiPS細胞を樹立し、G-Bandの異常がないこと、未分化・多能性マーカー、シークエンスでそれぞれの患者の遺伝子異常を確認した。健常者由来iPS細胞とCD-iPS細胞からHLCへの分化誘導を行い、PCR・免疫染色・Western blottingでAlb, AFP, ASGR, HNF4αなどの発現を確認しHLCに分化出来ていることを確認した。HLCの段階で、培養液中にNH₄Clを加え、培養液を回収し、代謝されたアンモニア値を測定した。健常者HLCは経時的にアンモニア濃度が低下するが、CD-HLCでは低下を認めなかった。また、ピルビン酸を10mM、100mMの濃度で負荷しNH₄Clを加えると、CD-HLCではピルビン酸の濃度依存性にアンモニア濃度の低下を認めたが、健常者HLCでは有意差な低下は認められなかった。
【考察】CD-iPS細胞を用いて、HLCへの分化を誘導することにより、尿素サイクル障害の病態を検討した。CD-HLCは、健常者HLCと比較してアンモニア代謝が不十分であった。ピルビン酸はCD-HLCでのみアンモニアを有意に低下させた。これらの所見は、ピルビン酸がCD患者に対する効率的な治療法である可能性を示唆している。ヒトiPS細胞から得られたこれらの尿素サイクル欠損症モデルは、尿素サイクル欠損症患者の病態研究や新規治療法の開発に有用なツールである。