「胚性幹細胞」の版間の差分

英：embryonic stem cell、英略語：ES cell, ESC

　このような現代の発生工学技術における中心的な貢献と共に、マウス ES 細胞の持つ多分化能は、各種体細胞及び生殖細胞の分化・発生メカニズムを研究するためのツールとしても広く利用されてきた。マウス ES 細胞は LIF を除いた培地中で浮遊培養することで分化し、[[wikipedia:ja:胚様体|胚様体]]と呼ばれる三胚葉系の様々な分化細胞からなる構造体を形成する。この分化は自発的でランダムであるが、培養系を調整することで、目的の細胞系譜へと分化させることも可能である。このような培養系を用いることで、生体内では研究が難しい、初期の胚発生過程における細胞分化を in vitro において再現することができる。この系を用い、細胞の分化過程に関わる遺伝子、必要な成長因子や下流のシグナル伝達などについての詳細な解析が可能になった。

　1998 年、ウィスコンシン州立大学の James Thomson らによってヒト胚盤胞期胚からヒト ES 細胞株が樹立された<ref><pubmed> 9804556 </pubmed></ref>。当初、マウス ES 細胞と同様に LIF を添加した培地中で樹立されたが、その後の研究から、ヒト ES 細胞の自己複製に対しては LIF は効果的でなく、[[塩基性線維芽細胞増殖因子]]（bFGF,FGF2）及び[[アクチビン A]] が自己複製を促進することが明らかにされた。また、コロニーの形態もマウスと異なり、平坦な形態を示す（図2）。<br>　ヒト ES 細胞はマウス ES 細胞と比較して増殖が遅く、不安定で分化しやすい傾向にある。また、トリプシン処理に対して感受性が高く、単一細胞にまで分散させると速やかに[[アポトーシス]]が誘導される。そのため、継代の際には穏やかなトリプシン処理条件あるいは物理的処理によってコロニーを数個から十数個の細胞塊として扱う必要があるなど、マウス ES 細胞と比較して扱いが難しい。  

　しかしながら、ヒト ES 細胞の元となるヒトの胚盤胞期胚を得ることは容易でなく、またヒト胚に侵襲を加えることに対する社会的な抵抗感があることが問題になった。更に、移植を目指す場合、[[wikipedia:ja:組織適合抗原|組織適合抗原]]の不一致による[[wikipedia:ja:拒絶反応|拒絶反応]]を防ぐため、患者と同一の組織適合抗原を持ったヒト ES 細胞が必要となるという問題がある。この問題を回避するアイデアとして、[[wikipedia:ja:核移植|核移植]]技術を用いて患者体細胞からクローン胚を作成し、ES 細胞を樹立することで、患者と同一の遺伝型を持つオーダーメイドの ES 細胞(ntES 細胞)を作成することが検討された。しかし、この方法には大量のヒト未受精[[wikipedia:ja:卵子|卵子]]が必要である上に、もし子宮に移植すればクローン人間誕生に繋がる可能性がゼロとは言えず、そのようなヒト胚を作成・使用することへの危険性が議論された。更に、ヒト ntES 細胞を作成したとする論文が捏造であったこともこの研究を減速させる大きな要因となった。現在も正常な核型を持つヒト ntES 細胞株は得られていない。

　このような背景のなか、体細胞に遺伝子導入することによって ES 細胞に近い性質を持った、[[wikipedia:ja:人工多能性幹細胞|人工多能性幹（iPS）細胞]]を作成する技術が開発され、ES 細胞を使用することによる問題点の多くを解決すると期待されている。しかしながら、iPS 細胞は人工的な操作によって得られる細胞であり、ES 細胞との類似性の厳密な検討が必要であるが、ヒト ES 細胞自体の性質はマウス ES 細胞ほど明らかでなく、ヒト ES 細胞研究と並行して推進することが必須である。

　マウス ES 細胞及びヒト ES 細胞は共に、[[wikipedia:ja:着床|着床]]前の初期胚から得られる細胞株であり、高い分化能と自己増殖能を持つ。しかし、ヒト ES 細胞樹立以降、マウス ES 細胞との性質の違いについても明らかにされてきた。マウス ES 細胞は LIF に応答して自己複製するのに対し、ヒト ES 細胞は LIF には応答せず、bFGF 及びアクチビン A に応答して自己複製するとされる。また、形成されるコロニー形態がマウスでは立体的に盛り上がったドーム状であるが、ヒト ES 細胞においては平坦なコロニーを形成するといった違いがある。このような特徴において、マウス以外の[[wikipedia:ja:哺乳類|哺乳類]]から得られる ES 細胞はほとんどがヒト ES 細胞様であり、“マウス型” ES 細胞はラットにおいて特殊な条件下で樹立した ES 細胞のみである。マウス ES 細胞が持つキメラ個体の形成能、Germ line chimera の形成能は、マウス ES 細胞を定義する重要な性質の一つであるが、ヒト ES 細胞に近い性質を持つサル ES 細胞を用いた実験結果から、“ヒト型” ES 細胞ではこの能力は失われているか、著しく低いと考えられている<ref><pubmed> 22225614 </pubmed></ref>。<br>　このような違いが ES 細胞における種差を反映しているのか、マウス ES 細胞とヒト ES 細胞では異なる発生ステージにある本質的に異なる細胞であるのかは不明である。2007 年にはマウスにおいて着床後の胚から、[[wikipedia:ja:エピブラスト幹細胞|エピブラスト幹細胞]]（EpiS 細胞）と呼ばれる新たな胚性多能性幹細胞株が樹立された<ref><pubmed> 17597760 </pubmed></ref><ref><pubmed> 17597762 </pubmed></ref>。この細胞は、平坦なコロニーを形成し、bFGF やアクチビン A によって自己複製が促進されるというヒト ES 細胞に類似した性質を有している。また、この細胞ではキメラ形成能がほとんど失われている。これらのことから、ヒトや他の動物における“ES 細胞”は、実際にはマウス EpiS 細胞に相当する細胞であるとする仮説が支持されている。しかしながら、この仮説を直接的に証明する報告は未だ無く、更なる慎重な検証が必要である。現在では、マウス ES 細胞を Naïve state（あるいは Ground state）、ヒト ES 細胞やマウス EpiS 細胞のような細胞を Primed state の胚性多能性幹細胞として便宜上区別されている。

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