クエリ: 胚性幹細胞を使って臓器を作ることはできる?
文章: 万能細胞 人工多能性幹細胞(iPS細胞)という万能細胞の研究開発により、胚性幹細胞(ES細胞)の倫理的問題や、拒絶反応の問題は一応クリアできるが、実際に心臓などの複数の種類の違う細胞群から複雑に構成されている臓器のコピーを作製するには高いハードルがあり、臓器の完全コピーや、指や足などの複雑さをきわめた部位を完全に作り上げるのはかなり困難だとされている。このように様々な神経回路や血管、筋肉などで構成されている臓器を実際に作製することは、試験管内では不可能とされており、それを可能にするためには、いわゆる「臓器工場」という別の生体が必要となる。これは人間の遺伝子を組み込んだ豚あるいはサルなどのキメラ生命体の作製が必要不可欠だということで、新たな倫理的問題がつきまとってくる。
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: 幹細胞 多能性(Pluripotency)とは、個体は形成しないが、三胚葉(内胚葉、中胚葉、外胚葉)に属する細胞系列すべてへ分化し得る能力を指す。胚盤胞期の内部細胞塊や、そこから樹立されたES細胞などが持つ分化能力である。この能力を持つ幹細胞は万能細胞と呼称されることがある。多分化能(Multipotency)とは、分化可能な細胞系列が限定されているが、多様な細胞種へ分化可能な能力を指す。一般的に胚葉を超えた分化は行えないが、例外もある。体性幹細胞、組織幹細胞、成体幹細胞などが持つ分化能力。multipotencyは多能性と訳されることもあり、多能性(pluripotency)と区別するために分化複能性とする提案もある。オリゴポテンシー(Oligopotentcy)とは、前駆細胞が数種の細胞種にのみ分化可能な能力を指す。単分化能または単能性(Unipotency)とは分化可能な細胞種が一種類に限定されている分化能力を指す。前駆細胞と呼ばれることもある。幹細胞として分裂増殖するか、分化して別の(幹細胞以外の)細胞種に変化することができる。 文章: 分化能 間葉幹細胞の非常に豊富な原材料は発達途上の下顎の親知らずの歯芽である。幹細胞は最終的にエナメル質(外胚葉)、象牙質、歯髄、血管、および神経組織など少なくとも29の異なる末端器官を形成することができる。石灰化し稼働性が失われる前の810歳児の収集の極端な容易さのため、個人バンク、研究および複数の治療法の主要な素材となるであろう。これらの幹細胞は肝細胞を生成する能力を示している。 文章: 再生医学 胚性幹細胞(ES細胞)の作成には受精卵を用いるといった倫理的な問題も伴うことから、京都大学再生医科学研究所の山中伸弥教授らによる人工多能性幹細胞(iPS細胞)の研究成果が、ノーベル生理学・医学賞を受賞したことなどから世界から注目されている。細胞や細胞医薬品の長期保存のため液体窒素を活用した大型の全自動凍結保存システムなども注目される。 文章: 全能性 皮膚の細胞のような通常の動物細胞は培養しても個体を形成せず、植物細胞と異なり全能性は発揮されない。ただし、アフリカツメガエルの小腸上皮細胞の核を、核を除去した未受精卵に移植すると完全な一個体が形成されたことから、動物細胞の核には全能性があることが確認されている。また、胚盤胞の内部細胞塊は全能性を持つことが分かり、胚性幹細胞(ES細胞)に利用されている。 文章: エピジェネティクス 再生医療において人工多能性幹細胞(iPS細胞)・胚性幹細胞などを利用した器官回復が研究されている。体細胞由来のiPS細胞は、エピジェネティクス的に見ると、数種類の遺伝子の導入による人為的リプログラミングによって分化万能性を復元させた細胞である。 文章: ノックアウトマウス 手法の全体において、胚性幹細胞がどの(マウスの)系統に由来するかによるばらつきがある。一般的に胚性幹細胞は、129系統という系統のマウスから造られる。この系統は多くの実験(たとえば行動実験など)に使うのに不適当であるため、その子孫を他の系統に戻し交配 (backcross) させるということが広く行われている。いくつかの遺伝子座は、ノックアウトするのが非常に難しいことが確認されている。その理由としては、遺伝子の反復、大量のDNAメチル化、ヘテロクロマチンの存在などが考えられる。129系統の遺伝子の中で、ノックアウトした部分に物理的に隣接する部分の遺伝子は取り除くのが難しく、この影響は隣接遺伝子効果()と言われている。 文章: 造血幹細胞移植 固形臓器移植と造血幹細胞移植の大きな違いの一つとしては臓器移植ではドナーの正常な臓器を移植することで臓器機能の回復をすることを目標としているのに対して、造血幹細胞移植の一般的な目標は骨髄のMTDを上回る大量の抗がん剤や放射線照射による治療を可能とすることと、ドナー免疫に由来するGVL(Graft versus Leukemia:移植片による抗白血病効果)やGVT(Graft versus Tumor:移植片による抗腫瘍効果)を得ることである。例外としては、再生不良性貧血における造血幹細胞移植はドナーの造血細胞による造血能回復を狙うという観点から固形臓器移植に近い。もう一つの違いとしては、固形臓器移植では患者の免疫が維持されるのに対して、造血幹細胞移植では免疫系もドナー細胞に置換される。合併症も固形臓器移植なら拒絶反応となるが造血幹細胞移植ではGVHDとなる。造血幹細胞では免疫寛容がおこり、長期的には免疫抑制剤の投与を減量していく。免疫抑制剤の投与の目的は固形臓器移植では拒絶反応の防止、造血幹細胞移植では急性GVHDの予防となるが、慢性GVHDの発症に対しては効果が証明されていない。 文章: ミカル・オパス 撤回した2008年の論文は、胚性幹細胞と前脂肪細胞3T3-L1のカルレティキュリン欠損細胞を作り、カルレティキュリンを欠損していない細胞と比較することで、カルレティキュリンが脂質生成の制御していることを示した論文である。 文章: 間葉系幹細胞 間葉系幹細胞は間葉系組織のあるすべての組織に存在すると考えられている。間葉系組織のなかで骨髄間葉系幹細胞は、骨髄穿刺で容易に採取でき、培養技術も確立されている。骨髄間葉系幹細胞は骨髄間質細胞の中に含まれている。骨髄間質細胞は骨髄の中で主体となる造血細胞を支える細胞の一種である。骨髄間質細胞は骨髄のなかで造血細胞を支えるために網状の構造をとる。骨髄はからだのなかで血液を造る造血作用の主要臓器である。 文章: がん幹細胞 がん細胞は、正常な体細胞と比較すると、高い増殖力、細胞の不死化(細胞分裂の回数に制限がない)、周辺組織への浸潤や体内の離れた部位への転移、という3つの大きな特徴を持っている。しかし、がん組織を構成しているがん細胞のすべてが、これらの特徴を兼ね備えているわけではなく、実際にこれらの特徴を併せ持ち、ヒトや動物にがんを生じさせたり、進行させる能力(造腫瘍能)があるものは、全体のごく一部である。これらの一部のがん細胞は、自らと全く同じ細胞を作り出す「自己複製能」と、多種類の細胞に分化しうる「多分化能」という、胚性幹細胞や体性幹細胞などの幹細胞に共通して見られる2つの特徴を持ち、がん組織中で自己複製により自分と同じ細胞を維持しながら、分化によって周辺の大多数のがん細胞を生み出すもとになっていると考えられている。これらの一部のがん細胞を「がん幹細胞」と呼び、がんがこの幹細胞様の細胞から発生・進行するという仮説(がん幹細胞仮説)が提唱されている。 文章: 胚性幹細胞 2018年5月、京都大学は、不妊治療で余った受精卵からES細胞を作り、提供できる体制が整ったことから、2018年7月から大学や企業にES細胞を配布すると発表。大学には1株3万円、企業には同6万円で配布する。京都大学は「ES細胞は再生医療の新たな選択肢になる。iPSと比較検証することで、安全性や有効性の向上に貢献できる」としており、ES細胞による再生医療の研究に弾みがでることが期待される。 文章: 成体幹細胞 成体幹細胞()は、生物の体内に見られる最終分化していない細胞である。細胞分裂によって増殖することにより、最終分化細胞への前駆細胞の供給源として、死んだ細胞を補充し損傷した組織を再生される機能をもつものである。体性幹細胞()、組織幹細胞()とも呼ばれる。通常、成体幹細胞は特定の複数種の細胞にしか分化することができない(多分化性)。 文章: 前駆細胞 前駆細胞の明確な定義については統一した見解を得られておらず、前駆細胞と分化能に制限のある成体幹細胞を同一のものとして扱うこともある。また、胚性幹細胞のような多能性を持ち自己複製に制限のない幹細胞と比べると、多くの成体幹細胞は前駆細胞とみなすべきだとする議論がある。 文章: 人類生物学 ヒトと酵母の生物学的に最も大きな違いの一つは、酵母は単細胞生物であるということである。酵母は分裂し、新しい個体を作ることができる。ヒトも発生の初期は受精卵という一つの細胞であるが、細胞分裂し、胚になる。初期の胚は全能性幹細胞であり、のちに全能性を失って心臓、肝臓、筋肉などそれぞれに特有の細胞になる。全能性を失う過程で、ある遺伝子は発現が止まり、またある遺伝子は発現が高まるが、この過程は複雑に制御されている。結果的に、それぞれの細胞は特有の組織になり、それぞれの機能を果たすことになる。また全能性を失う過程で、細胞の大きさ、形、極性、代謝活性、シグナルへの応答など、物理的な性質も大きく変わる。