「IPS細胞」の版間の差分

= iPS細胞の樹立までの経緯 =

　続いて、山中博士らは「ES細胞において機能的に重要な遺伝子≒体細胞の初期化を誘導する遺伝子」という仮説に基づき、ECATおよびES細胞の自己複製を支持する遺伝子（STAT3やβ-catenin等）を体細胞であるマウス胎仔繊維芽細胞（MEF）に導入する実験を試みた。初期化因子候補としては計24の遺伝子が絞り込まれ、上述のFbx15遺伝子座にネオマイシン耐性遺伝子が挿入されたノックインマウスの細胞が利用された。このマウスの体細胞はECATであるFbx15を発現していないため、G418（ネオマイシン耐性遺伝子によって不活性化される抗生物質）を添加すると細胞は死滅する。一方、ES細胞等の多能性幹細胞では、Fbx15の発現と一致してネオマイシン耐性遺伝子を発現することからG418に対して耐性となる。このシステムを用いて各候補遺伝子が1種類ずつ導入されたが、この場合にはG418耐性のES細胞様コロニーは観察されなかった。ところが、24種類全ての候補遺伝子を同時に導入した場合、ES細胞に類似したG418耐性細胞コロニーが出現することが明らかとなった。その後、24遺伝子から1遺伝子を差し引いた23遺伝子を導入する実験により、最終的にES細胞様コロニーの誘導には4種類の遺伝子（Oct4、Sox2、Klf4、c-Myc）の組合せで十分であることが判明した。得られた細胞はES細胞マーカー遺伝子を発現しているほか、胚葉体形成培養や皮下移植によるテラトーマ形成実験により三胚葉に分化する能力を有することが確認され、iPS細胞と名付けられた。また、iPS細胞を誘導する遺伝子セットは通称「山中4因子」とも呼ばれる。Fbx15の発現に基づく薬剤選択によって作成されたiPS細胞は「第一世代」と呼ばれ、キメラマウス形成能や遺伝子発現上、ES細胞とは異なっていた。しかし、iPS細胞選択の指標をNanogやOct4に変更することで、生殖系列にも寄与する「第二世代」のiPS細胞が樹立されるようになった。

　マウス胎仔の繊維芽細胞（mouse embryonic fibroblast, MEF）が用いられた。 成体の繊維芽細胞、胃上皮細胞、肝実質細胞、神経幹細胞、T細胞、脂肪幹細胞、間葉系幹細胞。一方、ヒトiPS細胞に関しては、皮膚繊維芽細胞のほか毛乳頭、色素細胞、羊膜細胞、臍帯血、末梢血、骨髄、ケラチノサイト、脂肪間質細胞、歯髄幹細胞からの樹立が報告されている。

　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、挿入変異や近傍の遺伝子に及ぼす影響、さらには導入遺伝子の活性化による腫瘍形成等、予期しない異常が生じる危険性を包含している。そこで、遺伝子挿入に伴うリスクを避けるための新たな遺伝子導入方法が考案されてきた。その一つに、iPS細胞樹立後の導入遺伝子の除去を可能とする方法として、トランスポゾンを利用したピギーバック（piggyBac）やCre-loxPシステムが開発された。一方、はじめからゲノムに組み込まれないエピソーマルベクターとして、アデノウイルスやセンダイウイルス、プラスミドDNAを用いる手法も挙げられる。さらに、ベクターを介することなく組換えタンパク質や合成RNA、miRNAを直接導入する方法についても報告されている。

== iPS細胞を誘導する遺伝子 ==

　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（山中4因子）を導入することによって作成された。間もなく、誘導効率は低下するもののc-Mycを除いたOct4、Sox2、Klf4のみ（山中3因子）によってもiPS細胞は樹立可能であることが示された。ヒトの場合もマウスと同じ遺伝子セットでiPS細胞の誘導が可能であるが、山中博士らとほぼ同時にヒトiPS細胞について報告したJames Thomson博士らはOCT4、SOX2、NANOG、LIN28の組合せを用いている。最も広範に利用されている遺伝子セットは山中因子であるが、神経幹細胞の場合はOct4単独の導入によってiPS細胞が誘導し得るように、細胞種によっては少ない因子でのiPS細胞誘導も可能である。また、iPS細胞の誘導効率や初期化レベルを向上させる要因として、Esrrb、Tbx3、L-Myc、Glis1等の因子の追加や、p53、p21、Baxの抑制等の効果について報告されている。<br>　一方、遺伝子導入ではなく低分子化合物を併用したiPS細胞誘導についても多数の報告がある。俗に2iや3iと呼ばれる。BayK8644。エピジェネティック変化を促すものとして、ヒストン脱アセチル化酵素阻害剤のバルプロ酸（VPA）やG9a阻害剤のBIX01294、シチジン類縁体の5-アザシチジン。  

== iPS細胞の安全性 ==

　iPS細胞のヒトへの応用に先立ち、安全性の評価法と急務である。がん遺伝子であるc-Mycを導入した初期のiPS細胞は高頻度にがんを誘発した。また、成体の肝実質細胞由来のiPS細胞では。慶應義塾大学の三浦恭子博士らは、様々なマウスiPS細胞から分化誘導した神経幹細胞（Neurosphere）を免疫不全マウス成体脳へと移植し、腫瘍形成の有無について検証を行った。その結果、iPS細胞由来の神経幹細胞移植に伴う腫瘍形成を規定する要因は、iPS細胞樹立過程におけるc-Mycの導入や

 

== 細胞移植治療への挑戦 ==