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== 神経細胞リプログラミング発見の経緯 == | == 神経細胞リプログラミング発見の経緯 == | ||
[[ファイル:Yamashita Fig1.jpg|サムネイル|200px|'''図１. マウスiN細胞'''<br>樹状突起マーカーMAP2並びにカテコールアミン神経のマーカーであるチロシン水酸化酵素(TH)の染色。矢印がiN細胞の細胞体。]] | |||
2006年のiPS細胞の発見により、いくつかの転写因子を強制発現することで、線維芽細胞などの体細胞から異なる細胞種を誘導できることが示された。ES細胞に強く発現し機能的に重要なOct3/4、Sox2、Klf4、c-Mycの４つの転写因子群を強制発現させるとES細胞に非常に類似した性質を持つiPS細胞が誘導できた事実から、神経細胞に強く発現している転写因子群を強制発現させると、直接神経細胞を誘導できるのではないかと多くの研究者達が予想したのである。 | 2006年のiPS細胞の発見により、いくつかの転写因子を強制発現することで、線維芽細胞などの体細胞から異なる細胞種を誘導できることが示された。ES細胞に強く発現し機能的に重要なOct3/4、Sox2、Klf4、c-Mycの４つの転写因子群を強制発現させるとES細胞に非常に類似した性質を持つiPS細胞が誘導できた事実から、神経細胞に強く発現している転写因子群を強制発現させると、直接神経細胞を誘導できるのではないかと多くの研究者達が予想したのである。 | ||
そういった背景の中、2010年1月スタンフォード大学のWernig博士の研究グループはAscl1, Brn2, Myt1lという神経細胞に特異的に発現している3つの転写因子群をレトロウイルスを用いてマウス皮膚線維芽細胞に強制発現し、グルタミン酸作動性ニューロン様の細胞を直接誘導できることを発見した<ref name=Vierbuchen2010><pubmed>20107439</pubmed></ref> 。この誘導された神経細胞は神経細胞特有の活動電位や、シナプス形成能を持つことが示され、induced neural（iN）細胞と名づけられている。この発見を嚆矢として運動ニューロン<ref name=Son2011><pubmed>21852222</pubmed></ref> やドパミン作動性ニューロン<ref name=Caiazzo2011><pubmed>21725324</pubmed></ref> 、ノルアドレナリン作動性ニューロン<ref name=Li2019><pubmed>31315047</pubmed></ref> 、神経幹細胞<ref name=Han2012><pubmed>22445517</pubmed></ref><ref name=Lujan2012><pubmed>22308465</pubmed></ref> など多様な神経系細胞が誘導できることがこれまでに報告されてきている'''（図1）'''。 | そういった背景の中、2010年1月スタンフォード大学のWernig博士の研究グループはAscl1, Brn2, Myt1lという神経細胞に特異的に発現している3つの転写因子群をレトロウイルスを用いてマウス皮膚線維芽細胞に強制発現し、グルタミン酸作動性ニューロン様の細胞を直接誘導できることを発見した<ref name=Vierbuchen2010><pubmed>20107439</pubmed></ref> 。この誘導された神経細胞は神経細胞特有の活動電位や、シナプス形成能を持つことが示され、induced neural（iN）細胞と名づけられている。この発見を嚆矢として運動ニューロン<ref name=Son2011><pubmed>21852222</pubmed></ref> やドパミン作動性ニューロン<ref name=Caiazzo2011><pubmed>21725324</pubmed></ref> 、ノルアドレナリン作動性ニューロン<ref name=Li2019><pubmed>31315047</pubmed></ref> 、神経幹細胞<ref name=Han2012><pubmed>22445517</pubmed></ref><ref name=Lujan2012><pubmed>22308465</pubmed></ref> など多様な神経系細胞が誘導できることがこれまでに報告されてきている'''（図1）'''。 | ||
== 特徴 == | == 特徴 == | ||
iN細胞は、iPS細胞の状態を介さずに直接目的である神経系細胞に分化誘導するため、①比較的短期間で誘導可能、②腫瘍化のリスクが低い点が利点である。一方、iN細胞を誘導した時点で原則細胞分裂が停止し増殖させることが出来ない点が欠点である。 | iN細胞は、iPS細胞の状態を介さずに直接目的である神経系細胞に分化誘導するため、①比較的短期間で誘導可能、②腫瘍化のリスクが低い点が利点である。一方、iN細胞を誘導した時点で原則細胞分裂が停止し増殖させることが出来ない点が欠点である。 | ||
== 誘導因子と阻害因子 == | == 誘導因子と阻害因子 == | ||
[[ファイル:Yamashita Figure 2.jpg|サムネイル|図２ ダイレクトリプログラミングの誘導因子と阻害因子<br><ref name=山下徹、阿部康二2018 />より改変転載]] | [[ファイル:Yamashita Figure 2.jpg|サムネイル|図２ ダイレクトリプログラミングの誘導因子と阻害因子<br><ref name=山下徹、阿部康二2018>'''山下徹、阿部康二 (2018)'''<br>ダイレクトリプログラミングによる神経再生<br>''Clinical Neuroscience'' 36, 370-372</ref> より改変転載]] | ||
神経細胞リプログラミングを誘導する最も重要な転写因子はAscl1であると現時点で考えられている。2013年Wapinskiらが、線維芽細胞ではAscl1の標的遺伝子座のクロマチンは閉じているが、Ascl1が発現すると閉じたクロマチンの構造変化を起こすことで、ニューロン関連遺伝子の転写を活性化させることを報告している<ref name=Wapinski2013><pubmed>24243019</pubmed></ref> 。一方、Ascl1は線維芽細胞特異的遺伝子のプロモーター領域はメチル化してクロマチンを閉じさせ、線維芽細胞特異的遺伝子の発現を抑制することも明らかにされている<ref name=Luo2019><pubmed>30644360</pubmed></ref> 。このようにAscl1はニューロン関連遺伝子の発現を上昇させるだけでなく、元の線維芽細胞関連遺伝子を抑制することで、神経細胞リプログラミングを行うと考えられている。 | 神経細胞リプログラミングを誘導する最も重要な転写因子はAscl1であると現時点で考えられている。2013年Wapinskiらが、線維芽細胞ではAscl1の標的遺伝子座のクロマチンは閉じているが、Ascl1が発現すると閉じたクロマチンの構造変化を起こすことで、ニューロン関連遺伝子の転写を活性化させることを報告している<ref name=Wapinski2013><pubmed>24243019</pubmed></ref> 。一方、Ascl1は線維芽細胞特異的遺伝子のプロモーター領域はメチル化してクロマチンを閉じさせ、線維芽細胞特異的遺伝子の発現を抑制することも明らかにされている<ref name=Luo2019><pubmed>30644360</pubmed></ref> 。このようにAscl1はニューロン関連遺伝子の発現を上昇させるだけでなく、元の線維芽細胞関連遺伝子を抑制することで、神経細胞リプログラミングを行うと考えられている。 | ||