ヒト栄養膜オルガノイド（trophoblast organoids：TO）は、胎盤の発生、生理、病態の研究を可能にする、生体外（ex vivo）での三次元培養モデルです。しかし、マトリゲルなどの細胞外マトリックス中で培養されたTOには、生体内（in vivo）とは逆の極性（apical-inward polarity：頂端面が内側を向く極性）を示すという大きな制約があります。すなわち、細胞性栄養膜細胞（cytotrophoblasts：CTB）が外表面に並び、多核の合胞体性栄養膜細胞（syncytiotrophoblast：STB）が内層を形成する構造をとることになります。今回、デューク大学医学部の研究チームは、TOの極性を反転させ、ヒト絨毛の細胞配置を再現するオルガノイドを作製するための詳細なプロトコルをNature Protocols 誌から紹介しています。
このプロトコルによって、内向きのSTB（STBin）を持つ標準的なTOは、浮遊培養中に極性反転を起こし、外向きのSTB（STBout）を持つオルガノイドへと変化します。
オルガノイド形成のプロトコルと並行して、TOにおけるCRISPR–Cas9 GEを実行するためのプロトコルも記載し、その応用例として、胎盤ホルモン分泌を阻害するCGA（hCG）ノックアウト・オルガノイドや、抗ウイルスシグナル伝達を損なうMAVS ノックアウト・オルガノイドの作製について解説しています。
外向きSTBを作製するプロトコルは約2週間で完了しますが、安定した遺伝子編集TO細胞株の樹立には2〜3ヶ月を要します。
こうして、生理学的に適切な極性を持つオルガノイドの内部で、栄養膜細胞の生物学的機能を解析することが可能になり、胎盤構造のモデル化や遺伝子機能のin vitro研究を可能にする汎用性が高く再現性のある手法が成り立つ事になります。
なお、この手法を成功させるには、TO培養、レンチウイルス導入、およびCRISPR–Cas9を用いたゲノム編集に関する経験が必要です。
[出典] Protocol "Inducing physiological polarity and performing gene editing using CRISPR–Cas9 in human trophoblast organoids" Liheng Yang (1,3) [..] Carolyn B. Coyne (1,2,3). [+3]. Nat Protoc 2026-05-29. https://doi.org/10.1038/s41596-026-01402-5
- Department of Integrative Immunobiology, Duke University School of Medicine, Durham, NC, USA.
- Duke Human Vaccine Institute, Duke University School of Medicine, Durham, NC, USA.
- Corresponding authors
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