iPS細胞を使い心臓への影響を解明

　こうした中で新型コロナウイルス感染が心不全リスクを高める恐れを明らかにした理研の研究成果が、昨年12月22日に米科学誌「アイサイエンス」電子版に掲載された。

新型コロナウイルスが心臓組織に残存すると心臓機能が低下することを示す実験結果のグラフ（理研提供）

　新型コロナ感染はウイルス表面にある「スパイクタンパク質」がヒトの細胞表面にある受容体「ACE2」に結合して起こることが分かっている。心臓は他の臓器よりもACE2を発現しやすく、コロナ禍では感染後の後遺症として心筋障害を起こした症例が造影CT検査などで報告されるなど心機能が低下するとの臨床報告が相次いでいた。感染と心臓への悪影響について詳しいことは世界的にも分かっていなかったが、新型コロナが5類になってもあなどれない感染症であることを示す研究成果として注目されている。

　この研究の大きな特徴は人工多能性幹細胞（iPS細胞）を使ってヒトの心臓組織を作製した実験手法だ。理研・生命機能科学研究センターの村田梢研究員や升本英利上級研究員と京都大学医生物学研究所の朝長啓造教授、牧野晶子准教授らの共同研究グループは、ヒトiPS細胞を使ってヒトの心臓組織の「心臓マイクロ組織」（CMT）を作製した。CMTは心筋細胞やその他の心臓構成細胞で構成され、実際の心臓のように拍動した。

（左）はiPS細胞から作製された「心臓マイクロ組織」（CMT）の全体像（右）はCMTの一部組織（血管網様構造）（理研提供）

　研究グル－プはこのCMTにさまざまな量の新型コロナウイルスを感染させた。すると、感染後7日目までに全てのウイルス量で心機能（組織の収縮力）が低下した。ウイルス量が少ないと4週間後に心機能が回復傾向を示したが、多いと回復せずに収縮力は低下したままだった。

4画像のうち右の（上）（下）はヒトの虚血性心疾患を模した低酸素状態のCMT。右の（上）はウイルスに感染していないCMTで網様構造が保たれているが、右の（下）感染させたCMTは構造が崩れている（理研提供）

　また、ヒトの虚血性心疾患を模してCMTを低酸素状態にして実験をした。その結果、ウイルスに感染していない正常なCMTはその状態でも一定期間後に拍動数が上昇し収縮機能が回復した。一方、少量でもウイルスを持続的に感染させたCMTの拍動数は上昇せず、収縮機能も回復しなかった。さらに正常なCMTは低酸素状態でも組織（血管網様構造）が維持されていたが、持続的に感染した状態のCMTは組織が分断されていた。