化学的ストレスがヒト肺の生理にどのように影響を及ぼすかを理解するには、動的な分子反応をリアルタイムで捉えるモデルが必要である。今回、忠南大学とソウル女子大学の研究チームが、CRISPR/Cas9技術を用いて内因性G3BP1 (G3BP Stress Granule Assembly Factor 1)-mCherryを発現するヒトiPS細胞（hiPSC）由来肺オルガノイドを樹立し、毒性物質曝露下における
ストレス顆粒（stress granule: SG）形成の非破壊的なライブ可視化を実現した。[グラフィカルアブストラクト引用右図参照]
ストレス顆粒（stress granule: SG）形成の非破壊的なライブ可視化を実現した。[グラフィカルアブストラクト引用右図参照]- オルガノイドは気道および肺胞上皮の多様性を再現し、成熟が進んでいることを示すラメラ体（lamellar bodies）様の超微細構造を示した。
- タイムラプス・イメージングでは、化学的に異なるストレス因子間でSGが迅速かつ可逆的に動態することが明らかになった。
- 細胞毒性アッセイでは、これらのオルガノイドが従来の2Dモデルや癌由来肺モデルよりも有意に感受性が高いことが示された。
- 重要な点として、SGの動態は曝露期間に依存した上皮バリアの完全性の変化と関連しており、SG形成が明らかな上皮損傷に先行し、毒性物質誘発性細胞ストレスの早期指標として機能することが示唆された。
- ハイコンテントスクリーニングとの統合により、細胞ストレス表現型の定量的かつ画像ベースの解析が可能になり、スループットとメカニズムの洞察が大幅に向上した。
これらの知見により、肺毒性評価のための次世代のアプローチが実現した。このhiPSC由来肺オルガノイドSGレポーター・プラットフォームは、初期の分子ストレス適応と組織レベルの反応を結び付け、ヒトに関連する肺毒性評価のための予測的かつメカニズム情報に基づいたフレームワークを提供する。
[出典]
- "CRISPR-engineered human lung organoids with a biomolecular condensate reporter enable mechanistic toxicity monitoring" Kim SY [..] Kim KK, Kim EM. Materials Today Bio. 2026-03-03/Apr. https://doi.org/10.1016/j.mtbio.2026.102972 [所属] Chungnam National University (Dept Biochemistry), Seoul Women's University (Dept Bio & Environmental Technology)
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