培養可能な未分化な細胞

 幹細胞(stem cell)というのは、自己複製能と分化能を同時にもった未分化細胞のことをいいます。胚性幹細胞(ES細胞=embryonic stem cell)は、受精後の胚盤胞期と呼ばれる初期胚の内部細胞塊から樹立された、無限増殖能をもった培養可能な未分化細胞のことで、1981年にマウスのES細胞の樹立が報告されました。

 ES細胞は受精卵と異なり、単独では個体をつくり出すことができませんが、胚盤胞にもどすと、正常な発生過程に取り込まれてキメラマウスの一部となり、生殖細胞を含むすべての細胞に分化することができます。ちなみにキメラとは、生物学の分野では、異なった遺伝的背景をもった細胞からなる個体のことです。こうしてできたキメラマウスを交配することによって、ES細胞由来の個体を得ることができるようになるわけです。

 マウスでは、相同組み替え法(ジーンターゲット法)を使って、目的の遺伝子のみを欠失させた個体をつくることがES細胞を使って可能になりました。こうしてできたマウスはノックアウトマウスと呼ばれ、遺伝子の機能解析になくてはならない手段になりました。また、欠失だけでなく遺伝子を加えたり、一部を改変した遺伝子と交換したりすることも、同じ方法で可能になっています。

 ヒトでも1998年、ヒトES細胞が樹立されました。現時点では残念ながら、まだES細胞の分化を思いどおりにコントロールすることはできませんが、ES細胞を試験管内で特定の細胞群へと分化させ、治療に使おうという試みが現実味を帯びてきています。

ES細胞の問題点

 こんなES細胞にも問題点があります。ES細胞が受精卵を扱うことからくる倫理的な問題です。もうひとつは、樹立されたES細胞はあくまでも他人であることからくる、拒絶反応の問題です。クローン技術を応用しても、受精卵を扱うという倫理的な問題が大きな壁でした。

iPS細胞の登場

 そんななか、2006年京都大学の山中教授のグループは、ES細胞ではたらいている遺伝子のなかに、細胞の「初期化」に関与する遺伝子があるのではと考え、4個の遺伝子をマウスの皮膚細胞に導入するだけでES細胞と同じ能力をもった万能細胞をつくり出すことに、見事成功しました。この細胞はiPS細胞(induced pluripotent stem cell)と名付けられました。

 翌2007年にはヒトの皮膚細胞からも同様に、全能性をもった細胞がつくり出されました。今まで謎であった細胞の初期化が、たった4つの遺伝子によって再現されたわけです。この成功がもたらした影響は絶大でした。患者さん自身の細胞が使えることにより、今までES細胞が抱えていた倫理的問題と拒絶反応の問題を、同時に解決できる可能性が出てきたのです。

 開発当初、問題視されていたレトロウイルスを用いた遺伝子導入によるiPS細胞の腫瘍化の問題も、多くの研究者の努力の結果、解消されつつあります。今後iPS細胞は、ES細胞と同様に、再生医療において重要な役割を果たしていくことは、間違いないと思われます。

(執筆者:中野 芳朗