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== 体細胞を初期化する因子の存在 == | == 体細胞を初期化する因子の存在 == | ||
iPS細胞樹立以前から、卵子やES細胞には体細胞を初期化（リプログラミング）する因子が含まれていることが知られていた。体細胞核移植の研究から、卵子の細胞質に体細胞またはその核を移植することで、クローン動物が作成できる。一方、京都大学の多田高博士らは、ES細胞と体細胞（胸腺細胞や繊維芽細胞）を電気刺激により細胞融合させる一連の研究により、融合細胞はES細胞と同様の細胞特性を示すのみならず、体細胞側のゲノムDNAがES細胞様のエピジェネティック状態に転換していることを発見した。このことから、培養下で半永久的に増幅可能なES細胞においても体細胞を初期化する因子が含まれていることが示唆された。 | iPS細胞樹立以前から、卵子やES細胞には体細胞を初期化（リプログラミング）する因子が含まれていることが知られていた。体細胞核移植の研究から、卵子の細胞質に体細胞またはその核を移植することで、クローン動物が作成できる。一方、京都大学の多田高博士らは、ES細胞と体細胞（胸腺細胞や繊維芽細胞）を電気刺激により細胞融合させる一連の研究により、融合細胞はES細胞と同様の細胞特性を示すのみならず、体細胞側のゲノムDNAがES細胞様のエピジェネティック状態に転換していることを発見した。このことから、培養下で半永久的に増幅可能なES細胞においても体細胞を初期化する因子が含まれていることが示唆された。 | ||
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== 初期化因子の探索 == | == 初期化因子の探索 == | ||
上述の背景のもと、山中伸弥博士（当時、奈良先端科学技術大学院大学）はES細胞の分化多能性維持機構を解明することを第一の目的とし、ES細胞で特異的に発現する遺伝子群をの同定を行った。公共のデータベースを利用したin silicoのスクリーニングにより、ECAT(ES cell associated transcript)と命名した。ECATの中にはEsg1/ECAT2/Dppa5やOct4等の既知のES細胞マーカー遺伝子のほか、複数の新規の遺伝子も含まれていた。「ES細胞で特異的に発現している遺伝子＝ES細胞において機能的重要な遺伝子」との仮説から、これらECATのノックアウトや強制発現実験が試みられ、その結果、ホメオボックス転写因子であるNanog/ECAT4は多能性ネットワークの構築と維持における中心であることや、恒常活性化型のRasタンパク質であるERas/ECAT5は増殖と造腫瘍性を担うことなどが明らかとなった。 また、iPS細胞を選択するために最初に利用されたFbx15/ECAT3も、このスクリーニングによって同定された遺伝子である。 | |||
== iPS細胞樹立の成功 == | == iPS細胞樹立の成功 == | ||
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iPS細胞が樹立された当初は、遺伝子導入の手段としてレトロウイルスやレンチウイルスがベクターとして利用された。しかし、どちらのウイルスもゲノムDNAに組み込まれることから、挿入に伴う変異や導入遺伝子の活性化による腫瘍形成等の予期しない異常が生じる危険性を包含している。そこで、こうしたリスクを避けるとして、新たな遺伝子導入方法が考案されてきた。その一つとして、遺伝子導入箇所の特定と除去を可能とする、トランスポゾンを利用したピギーバックが開発された。一方、ゲノムに組み込まれないエピソーマルベクターとして、センダイウイルスやプラスミドDNAを用いる手法が挙げられる。さらに、ベクターという形式を用いず、合成RNAを直接導入する方法についても報告されている。<br> | iPS細胞が樹立された当初は、遺伝子導入の手段としてレトロウイルスやレンチウイルスがベクターとして利用された。しかし、どちらのウイルスもゲノムDNAに組み込まれることから、挿入に伴う変異や導入遺伝子の活性化による腫瘍形成等の予期しない異常が生じる危険性を包含している。そこで、こうしたリスクを避けるとして、新たな遺伝子導入方法が考案されてきた。その一つとして、遺伝子導入箇所の特定と除去を可能とする、トランスポゾンを利用したピギーバックが開発された。一方、ゲノムに組み込まれないエピソーマルベクターとして、センダイウイルスやプラスミドDNAを用いる手法が挙げられる。さらに、ベクターという形式を用いず、合成RNAを直接導入する方法についても報告されている。<br> | ||
== iPS細胞を誘導する遺伝子 == | == iPS細胞を誘導する遺伝子 == | ||
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前述の通り、最初のiPS細胞はOct4、Sox2、Klf4、c-Mycの4種類の遺伝子を導入することで作成されたが、間もなくc-Mycを除いた3因子でも誘導可能であることが示された。しかし、c-Mycがない場合にはiPS細胞の樹立効率は低下した。ヒトの場合においても同じ遺伝子セットで誘導可能であるが、山中博士らとほぼ同時にヒトiPS細胞の作成を報告した博士らは、OCT4、SOX2、NANOG、LIN28。<br> | 前述の通り、最初のiPS細胞はOct4、Sox2、Klf4、c-Mycの4種類の遺伝子を導入することで作成されたが、間もなくc-Mycを除いた3因子でも誘導可能であることが示された。しかし、c-Mycがない場合にはiPS細胞の樹立効率は低下した。ヒトの場合においても同じ遺伝子セットで誘導可能であるが、山中博士らとほぼ同時にヒトiPS細胞の作成を報告した博士らは、OCT4、SOX2、NANOG、LIN28。<br> | ||
また、様々な低分子化合物を併用した誘導方法についても多数の報告がある。 <br> | |||
= iPS細胞を用いた分化誘導 = | = iPS細胞を用いた分化誘導 = | ||
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同義語：人工多能性幹細胞、iPS細胞 | 同義語：人工多能性幹細胞、iPS細胞 | ||