「神経幹細胞」の版間の差分

　神経幹細胞は、自己複製能と多分化能を併せもった、未分化な細胞である。胎生期の脳では、神経幹細胞が先ずは盛んに増殖することで自らの数を指数関数的に増やし、次いで、非対称分裂によって神経細胞を生み出す<ref name=ref1><pubmed> 11689956</pubmed></ref><ref name=ref2><pubmed> 27978481</pubmed></ref>。また、胎生後期や生後の脳では、アストロサイトやオリゴデンドロサイトを生み出すことが知られている。すなわち、神経幹細胞は、中枢神経系を構成する主要な細胞型であるニューロン、アストロサイト、およびオリゴデンドロサイトの供給源となる細胞である。<br />

　神経幹細胞の自己複製と多分化能はbHLH型転写因子によって制御されていると考えられており、神経細胞の分化を制御するAscl1、アストロサイトの分化を制御するHes1、オリゴデンドロサイトの分化を制御するOlig2という３種類のbHLH型転写因子が主要な働きを担っている。最近の研究で、神経幹細胞が自己複製する状態では、これらの転写因子の発現が振動している状態である一方で、分化に向かう際には、単一の分化運命決定因子が持続的に発現する状態であることが明らかになっている<ref name=ref3><pubmed> 12399594</pubmed></ref><ref name=ref4><pubmed> 24179156</pubmed></ref>。

　一つは“common progenitor説”であり、中枢神経系を構成する全ての細胞が、共通の神経幹細胞から生み出されるという考え方である。大脳皮質では、組織を構成する神経細胞のうち、終脳背側の脳室帯を発生起源とするグルタミン酸作動性の神経細胞は、共通の神経幹細胞が非対称分裂を繰り返す過程で、経時的に発現する転写因子が切り替わり、この結果、神経幹細胞が時間と共に変化すると考えられてきた。これは、発生期のマウス中枢神経系では、ドナーの神経幹細胞を異なる誕生日の脳室帯に移植すると、誕生日の早い神経幹細胞は多様な分化能を示すが、誕生日の遅い神経幹細胞は分化能力が制限されるという知見に基づいている<ref name=ref5><pubmed> 10851131</pubmed></ref>。実際、大脳皮質発生初期に分化する深層の神経細胞の運命決定は、より誕生日の早いCajal-Retzius細胞への分化を転写因子FoxG1が抑制する一方で<ref name=ref6><pubmed> 14704420</pubmed></ref>、転写因子Fezlが促進することが確認されている<ref name=ref7><pubmed> 16157277</pubmed></ref>。こうした神経幹細胞の時間依存的な性質の変化は、細胞周期が中心的な役割を果たすとの仮説が提唱されてきたが<ref name=ref8><pubmed> 1925583</pubmed></ref>、最近の研究で、細胞周期を止めても幹細胞の時間が進行することが見出されている<ref name=ref9><pubmed>27094546</pubmed></ref>。<br />

　一方、ショウジョウバエ胚中枢神経系では、“common progenitor説”を支持する数多くの重要な知見を見出している。ショウジョウバエ胚中枢神経系では、まず一層の神経上皮からneuroblast (NB)とよばれる神経幹細胞様の細胞が生じ、NBは神経幹細胞様に非対称に分裂し、自己複製とganglion mother cell (GMC)とよばれる小さな神経前駆細胞の産生を繰り返す。GMCは、通常１回だけ分裂して２つの最終分化した神経細胞あるいはグリア細胞を生み出すが、順次、生み出されるGMCは生まれた順番に応じて、NBからそれぞれ異なる個性を与えられる。このとき、NBはHunchback、Krüppel、Pdm、Castor、Grainyheadという５種類の転写因子のセットを順次発現し、その発現を分裂とカップルして切り替えていくことで<ref name=ref10><pubmed>11525736</pubmed></ref><ref name=ref11><pubmed>9436984</pubmed></ref><ref name=ref12><pubmed>14534589</pubmed></ref>、共通の神経幹細胞様の細胞が時間と共に性質を変化する結果として、多様な細胞を生み出すことが可能となる。<br />

　もう一つの概念が“fate-restricted progenitor説”であり、発生期の早い時期から異なる細胞系譜の神経幹細胞が混在し、各々が固有の細胞型を生み出すという考え方である。実際、神経幹細胞が不均一な細胞集団であることは古くから指摘されてきた<ref name=ref13><pubmed>8464513</pubmed></ref>。たとえば、増殖因子に対する応答性<ref name=ref14><pubmed>10648714</pubmed></ref>、形態<ref name=ref15><pubmed>16421324</pubmed></ref>、細胞周期の長さ<ref name=ref16><pubmed>11076748</pubmed></ref>、など神経幹細胞の不均一性を示唆する様々な報告が認められる。また、発生初期の神経上皮細胞でさえも、多数の異なる細胞集団が観察され、異なるコンピテンスを示す幹細胞型が分取可能であることが示されている<ref name=ref17><pubmed>12514221</pubmed></ref>。最近の研究では、大脳皮質発生初期の神経幹細胞に発現する転写因子Fezlを欠損したマウスは、深層の神経細胞の分化が阻止されているにも係らず、後期に誕生する上層の神経細胞は正常なタイミングで分化すること<ref name=ref7><pubmed>16157277</pubmed></ref>、神経幹細胞の未分化性を一過的に促進した細胞は、深層の神経細胞を生み出すことなしに、正しい時期に上層の神経細胞を生み出すことが可能であることが明らかにされている<ref name=ref18><pubmed>15750183</pubmed></ref>。<br />