クエリ: 細胞培養が初めて成功したのはいつ?
文章: HeLa細胞 動物の生きた細胞を実験室で培養する細胞培養(あるいは組織培養)の技術は、19世紀のシドニー・リンガーによるカエル心臓の培養、1885年ヴィルヘルム・ルーのニワトリ胚神経節の培養などの組織レベルからはじまった。その後、1907年にはロス・ハリソンのカエル神経細胞の培養に成功したことで、細胞レベルで行われるようになり、マウスなどの哺乳類を含め、さまざまな動物の細胞が培養されるようになった。しかしヒト由来の細胞を安定に、数週間程度培養しつづけることには、多くの研究者が挑戦したにもかかわらず、ハリソンの実験以降の約50年間、誰も成功しなかった。
文章: 細胞農業 1922年より糖尿病の治療に用いられるインスリンは、豚や牛の膵臓から採取するしかなかった。しかし1978年、Arthur Riggs,Keiichi Itakura,Herbert Boyerらは細菌にヒトのインスリン合成遺伝子を導入することで、細菌からヒトのインスリンを生産させることを実現させた。これにより従来よりも安価で安全に、実際に人間が作るインスリンと同一のインスリンを供給できるようになった。現在に至るまで、インスリンの大部分は遺伝子操作された細菌や酵母によって生産され糖尿病治療に利用されている。 文章: 細胞接着分子 1955年、米国・ロチェスター大学のドイツ系アメリカ人・ホルトフレーター()の有名な実験では、黒イモリの予定表皮と白イモリの神経板を、1つ1つの細胞までバラバラにしてから混ぜると、両者は混ざり合って細胞集塊を作るが、細胞集塊の中で1つ1つの細胞は移動し、やがて予定表皮細胞は予定表皮細胞同士、神経板細胞は神経板細胞同士が集まる。つまり、細胞選別の結果、同じ細胞同士を選んで細胞接着する。 文章: 胚性幹細胞 2006年にAdvanced Cell Technology社のRobert Lanzaらのグループは、マウスおよびヒトにおいて、胚盤胞期以前の卵割期の胚の単一割球のみを用いて、胚の発生能を損なうことなく、ES細胞を樹立することに成功した。この技術開発により受精卵を破壊せずにES細胞の樹立を行うことが可能になった。同年、ニューキャッスル大学のMiodrag Stojkovicらのグループが、発生停止したヒトの胚からES細胞を樹立することに成功した。これにより、不妊治療において廃棄されていた過剰な卵を用いることが可能になった。 文章: 細胞培養 1940年代から50年代にかけて細胞培養の技術は格段に進歩し、ウイルス学の研究を支えた。培養細胞中でのウイルスの増殖により、ワクチン製造に用いる精製ウイルスの調製が可能になった。ジョナス・ソークが開発したポリオワクチンの注射剤は、細胞培養技術によって大量生産された初期の例である。このワクチンはジョン・フランクリン・エンダース、トーマス・ハックル・ウェーラー、フレデリック・チャップマン・ロビンスの細胞培養研究によって製造可能となった。3人は、サルの腎臓細胞培養によりウイルスを生産する方法を発見した功績によりノーベル賞を受賞した。 文章: 人工多能性幹細胞 マウス(ハツカネズミ属)とヒト(ヒト属)は遺伝子レベルで多くの類似性があるものの、マウスES細胞とヒトES細胞とでは、培養法や発現している遺伝子の種類などにおいていくつか異なる点がある。マウスiPS細胞の成功を受けて、同様の手法がヒトへも応用可能であるか大きな関心が集まった。 文章: 脱分化 組織培養の研究の初期から、培養環境中の細胞が培養前の細胞、つまり生体内の細胞とは振る舞いがことなることが指摘されている。Haddaは1912年に「培養中の細胞は生体内の細胞と何かちがう」と記述していたとされるし、Champyは1913年に「培養中の細胞は脱分化する」と記述している。前期文献中45ページ45行目には「上記の研究に示した通り、培養する前の組織の特徴を維持したままで培養し続けることはできなかった。脱分化することで細胞は増殖する。(J'ai montr dans les publications cites plus haut qu'on ne pouvait pas cultiver un tissu ou un organe en lui conservant ses attributs caractristiques, c'est--dire multiplication des cellules celles-ci se ddiffrenciaient.)」と記述がある。 文章: 細胞融合 細胞融合現象は、1957年に岡田善雄によって発見された。この時、センダイウイルス (HVJ) に細胞を融合させる作用があることを見出した。現在までに人工細胞融合が可能となり、品種改良やモノクローナル抗体の生産などに利用されている。ウイルスを介するだけでなく、プロトプラスト-PEG法や電気刺激によっても細胞融合を起こし目的の細胞を作ることができる。 文章: HEK293細胞 HEK293細胞は、1973年にオランダのライデン大学のAlex van der Ebの研究室において、ヒト胎児の腎細胞に アデノウイルス 5を切断したDNAをトランスフェクションさせることにより開発された。その細胞は一人の健康な胎児から得られたもので、それはオランダの法律の下で合法的に行われた中絶であったが、親が誰であるのか、中絶の理由は何であったかは不明である。 その細胞はvan der Ebにより培養され、同研究室のポスドクのフランク-グラハムによりアデノウイルスを用いて形質転換が行われた。 彼らの論文が出たのはグラハムがライデン大学を去ってマクマスター大学に異動した後の1977年であった。 彼らはその細胞株をHuman Embryonic Kidney 由来であるという理由からHEKと名付け、293はグラハムが自分の実験に番号を振っていた慣習で付けていた293番目の実験という意味のものだった。最初のHEK293細胞のクローンは293番目の実験から得られたものだったためである。 グラハムは合計で8回の形質転換を行い、数か月間の培養を経てその一つのクローンを得るに至った。この数か月間の培養への適合化を経たことにより、最初のクローンは比較的安定して培養可能なHEK293細胞に変化させられたと考えられている。 文章: 細胞接着分子 1908年、米国・ノースカロライナ大学のウィルソン(HV. Wilson)は、色の異なる2種類の海綿を1つ1つの細胞までバラバラにしてから混ぜると、同じ色同士の細胞が集塊を作ることを発見した。この現象を細胞選別と呼ぶ。 文章: 人工多能性幹細胞 人工多能性幹細胞(じんこうたのうせいかんさいぼう、)とは、体細胞へ数種類の遺伝子を導入することにより、ES細胞(胚性幹細胞)のように非常に多くの細胞に分化できる分化万能性 (pluripotency)と、分裂増殖を経てもそれを維持できる自己複製能を持たせた細胞のこと。2006年(平成18年)、山中伸弥率いる京都大学の研究グループによってマウスの線維芽細胞(皮膚細胞)から初めて作られた。 文章: 幹細胞治療 2004年に、キングズ・カレッジ・ロンドンの科学者は、マウスで完全な歯を育てる方法を発見し 、生物工学的に歯を実験室で生育させることがでた。歯の再生技術を使い、ヒトの患者に、生きた歯を生やすことができるようになると自信をもっている研究者もいる。 文章: 胚性幹細胞 その製法は受精卵が胚盤胞と呼ばれる段階にまで発生したところで取り出して、フィーダー細胞 (、一般にはマウス胚線維芽細胞 (MEF) が使われる) という下敷きとなる細胞と一緒に培養をすると、内部細胞塊が増殖を始める。この内部細胞塊は、胎盤などの胚体外組織以外の、全ての身体の組織に分化してゆく細胞集団である。増殖した内部細胞塊由来の細胞をばらばらにしてフィーダー細胞に植え継ぐ操作を繰り返し、最終的に「ES細胞株」を樹立する。マウスの場合にはLIF (leukemia inhibitory factor) という分化抑制因子を加える。一方、ヒトES細胞株の場合にはLIFは必要ないが、bFGF (basic fibroblast growth factor) が必要になる。いずれにしても、自発的に分化しやすい細胞であり、分化多能性の状態を保ったままの継代には非常に注意を要する。ES細胞であることを示すマーカーには、Oct3/4, STAT3, Nanogなどの遺伝子の発現がある。 文章: 岡田善雄 1957年に発表した細胞融合に関する世界初の論文は、欧米で大きな反響を呼び画期的大発見と最高の評価が下された。これ以後、人間とネズミとの細胞融合をはじめ、色々な組み合わせの融合ができることが分かり、細胞レベルでの遺伝学やウイルスによる発ガンの研究が飛躍的に進展した。また2種類の細胞の性質が混じった細胞を作る方法は、遺伝子組み換えなどとともにバイオテクノロジーの柱の一つになった。新薬や医療技術の開発、新しい植物の開発、農作物の品種改良、有用微生物の改良など、様々な分野で利用されている。生命科学や基礎医学の発展に及ぼした影響は計り知れない。近年、万能細胞として脚光を浴びる山中伸弥京都大学教授の人工多能性幹(iPS)細胞も、この系譜上にあるといえる。岡田は現代のバイオテクノロジーの発展につながる先駆者となったが、当時の国内ではその意義を理解する人は少なく、環境の整った欧米で研究は花開き生命科学の発展に繋がっていった。 文章: 脱分化 ここで議論を整理するために、細胞の増殖の観点をとると、Champyの脱分化仮説は観察から得た洞察であり、培養環境に持ち込まれた増殖前の細胞も観察の対象であったと考えられる。一方で、Satoの選択仮説では選択された細胞が増殖することによって培養細胞が出来上がってくるため、増殖後の細胞を主に分析している。21世紀に行われた前述の2研究も哺乳類の細胞を対象とした実験であり、どちらの実験でも実験開始直後に細胞が増殖する。これは哺乳類細胞の特徴であり、昆虫の細胞であれば実験開始直後しばらく(2、3ヶ月)増殖しない。したがって、昆虫の細胞を用いて組織培養前後の細胞を比較すれば脱分化の分析を増殖の影響を取り除いて行うことができると考えられ、ある研究では昆虫の細胞を培養し細胞の遺伝子発現プロファイルを培養の前後で比較することにより、培養によって細胞の遺伝子発現プロファイルが均一化することをトランスクリプトームの情報エントロピーの増大として示した。 文章: ゲノム 2010年5月、ベンター研究所はという細菌のゲノムを人工合成し、別種の細菌のに移植して、移植先の細胞を制御することに成功した。合成ゲノムによって細胞の制御に成功したのは世界初である。これは、ゲノムを人工的に設計・合成し、細胞に移植して、細胞が機能することを実証したもので、合成生物学の進展につながる成果となった。細胞膜や細胞内の器官は人工合成していないため完全な「人工生命」ではないが、これらの研究がさらに進めば、合成生命の誕生に行き着くことになる。