受精卵は人か否か Life Science Information Net produced by 最相葉月／質問の小部屋／Ｑ＆Ａ

「質問の小部屋」の玄関にある「ES細胞とは何か」の項にあるように、受精卵は分裂の胚盤胞という段階になって、胎盤など子どもの栄養源になる部分（栄養芽層）と、子どもになる内部細胞塊に分かれます。この内部細胞塊の中からとりだして培養した細胞から分離されるのがＥＳ細胞（胚性幹細胞）です。

1981年にマウスでES細胞が発見されて以来、ＥＳ細胞を特殊な条件下で培養すれば、さまざまな細胞や組織に分化できることが知られていました。マウスのES細胞から分化できたものには、ドーパミン産生ニューロン、運動ニューロン、心筋細胞、グリア細胞、インスリン産生細胞、肝細胞、血管内皮細胞、骨細胞、破骨細胞、筋芽細胞、血管幹細胞、表皮細胞などがあります。分化や増殖を制御するのは各種の細胞増殖因子、サイトカイン、細胞接着因子といわれていますが、ある特定の組織の細胞を分化させるためにどの因子が必要であるのか、どのような経路をたどってそれが形成されるのかについては、世界中がしのぎを削り研究、特許の出願競争をしている状況です（１）。たとえ著名な科学誌に、ES細胞から何かの細胞が分化誘導できたという発表が掲載されても、他の研究者が追試できないケースもある、まさに発展途上の領域。つまり、yukiさんのご質問はそのまま現在ES細胞研究を行っている研究室の課題であるわけです。そのようなわけで、ここではその研究の一端をご紹介することで回答に代えさせていただきたいと思います。

たとえば、ドーパミン産生細胞については、京都大学再生医科学研究所の笹井芳樹教授（現・理化学研究所発生・再生化学総合研究センター）らのグループが、シート状に増殖させたストローマ細胞とES細胞を無血清の状態で培養するSDIA(ストローマ細胞由来分化誘導活性法:stromal cell-derived inducing activity)といわれる手法を開発し、試験管内でマウスのES細胞からドーパミン産生神経細胞に高頻度で分化誘導、培養することに成功しています（２）。すでに、マウスのES細胞からはほぼ選択的に神経分化する系は確立され、現在はパーキンソン病など神経変性疾患などへの細胞移植療法の臨床応用へ向けた研究、神経パターン化の誘導因子の解析が行われています。霊長類のES細胞から中脳ドーパミン神経、運動神経底板などの中枢神経系や知覚神経などの末梢神経系細胞を分化誘導すること、網膜色素上皮や眼水晶体組織を試験管内で形成することも可能になっています（３）。

また、ES細胞から心筋細胞へ分化誘導させる液性因子については、BMP-2（骨形成因子2)とWnt（ウィント）11が促進的に、Wnt3、Wnt8が抑制的に働くことが知られていますが、それ以外にも関与する因子はあり、完全に解明されているわけではありません（４）。また、マウスで方法論が確立していても、種による差があるためヒトES細胞で同じことがいえるわけではありません。ヒトES細胞から心筋細胞が誘導できることを発表したのは、イスラエルのKehatらのグループで2001年のことです（５）。ヒトES細胞を10日間浮遊培養して胚様体を形成させ、その胚様体をゼラチンコートした組織培養皿に播いて接着させて培養したところ、４日後に拍動する領域が出現したというものです。彼らは、この領域が心筋細胞のマーカーを発現していること、さらに電子顕微鏡で心筋細胞に特徴的な横紋構造を観察、そのほか心筋細胞の機能的な特徴をもっていることも確認しました。（６）（同じ方法でも、マウスの場合は、もっと短い期間で、より高頻度で拍動する領域が形成されています）Kehatらの方法では心筋細胞の誘導がうまく起こらず産業ベースにのりにくいとして、慶応義塾大学心臓病先進治療学の福田恵一専任講師らは、2003年９月の日本心臓病学会で、マウスのES細胞で効率よく心筋細胞を分化誘導する方法を開発したと発表しています（７）。しかしながら、2002年９月、ヒトES細胞から心筋細胞を分化誘導することに成功していた米Geron社は（８）、2003年８月、ワシントン大学医学部との共同研究で、ヒトES細胞から作った心筋細胞をラットに移植、ヒト由来の心筋細胞がラット体内で定着、成熟していくことを確認したと発表しています（９）。Geron社はヒトES細胞やクローン技術の主要特許を持つ、再生医療の最先端をいくベンチャー企業です。

なお、胚発生の初期に現れる神経細胞や心筋細胞に比べると、ES細胞から肝臓や膵臓など内胚葉組織への分化誘導はむずかしいといわれていますが、ドイツのマックスプランク生物物理化学研究所所長のPeter Grussらは、インスリン産生細胞の分化誘導にPax6遺伝子が必要であることを解明し、Pax6遺伝子をES細胞に導入すると試験管内で６割の細胞がインスリン産生細胞に分化することを確認しています（10）。Grussらの研究成果を基に設立されたドイツのベンチャー企業DeveloGen社は、Pax6遺伝子を活性化する分化誘導因子を標的に、糖尿病や肥満の薬剤探索を行っています。国内では、神戸市の財団法人先端医療振興財団の宮崎純一らが、インスリン産生細胞への分化に重要だと考えられている転写因子pdx-1をES細胞に導入するためのシステムを加えて、このベクターでES細胞にpdx-1を導入することに成功、効率よくインスリン産生細胞を得るための一つの方法論を確立しました(11)。

ES細胞から分化誘導した細胞を移植医療に応用する場合、大量の細胞の品質管理や、奇形腫を形成する可能性があるために純化する必要があること、また長期にわたって移植した細胞の治療効果を確認できなければ医療費が高額になる可能性があることなど、さまざまな生物医学的な問題点が指摘されています（12）。Yukiさんは獣医学部生のようですので、研究の状況はPub Medなどを利用し、ご自身でも確認してみてください。社会的、倫理的問題についてはLNETサポーターの島薗進さんのコラムなどを参照してください。

（１）中辻憲夫『ヒトES細胞　なぜ万能か』（岩波科学ライブラリー88）
（２）Kawasaki H,et al:Neuron（2000）October28(1):31-40
http://www.neuron.org/content/article/abstract?uid=PIIS0896627300000830
（３）Mizuseki K,et al:Proc Natl Acad Sci U S A. 2003 May 13;100(10):5828-33. Epub 2003 Apr 30.
http://www.pnas.org/cgi/content/full/99/3/1580
（４）福田恵一「心筋の再生」『日本医師会雑誌　特集：再生医療の現状と将来展望』2003.2.1
（５）Kahat I,et al:J Clin Invest(2001)108:407-414
（６）川本卓男「ヒトES細胞とそのin vitro分化」『細胞工学』2002.8
（７）日経バイオテク・オンラインニュース2003/9/9
（８）Xu C,et al:Circulation Research 2002;91(6):501
http://circres.ahajournals.org/cgi/reprint/91/6/501.pdf
（９）日経バイオテク・オンラインニュース2003/8/22
（10）日経バイオテク・オンラインニュース2003/4/24
（11)ES細胞から内胚葉系細胞分化誘導技術の確立
http://www.jst.go.jp/chiiki/create/tech_html/c-h12-kobe/tech/ct-h12-kobe-3.html
（12）仲野徹「再生医学と幹細胞－ES細胞」『日本医師会雑誌　特集：再生医療の現状と将来展望』2003.2.1

参考文献
西川伸一『痛快！　人体再生学』（集英社インターナショナル）
再生医学研究を初心者向けにわかりやすく説明した本。培養方法、笹井教授らの分化誘導方法についての簡単な説明もあります。

質問一覧へもどる

目次へ

Copyright (c) 2001-2004, Life Science information Net, All Rights Reserved.
本サイトの著作権は各筆者ならびに Life Science information Net に帰属します。無断転載はお断りします。
リンクはご自由にしていただいて結構ですが、別ウインドウを開く形で、別のサイトであると分かる形でのリンクをお願いします。
「受精卵は人か否か」 "Life Science Information Net" produced by Hazuki Saisho 最相葉月