iPS細胞と聞いて、耳にしたことがある方が多いでしょう。しかし「いったいどのようなことに役立つのか」よくわからない方も少なくありません。
iPS細胞とは、人間の細胞を培養して人工的に作られた多能性幹細胞で、脳・神経・心臓などの疾患の再生医療に役立つと期待されています。
本記事では、iPS細胞を利用した再生医療・臨床試験の成功・メリット・問題点を解説します。
今後のさらなる研究と実用が期待されるiPS細胞の概要を把握して、自身が病気にかかった際に役立ててください。
iPS細胞とは
iPS細胞とは、人間の細胞を培養して人工的に作られた多能性幹細胞です。
2006年に京都大学の山中伸弥教授らが世界で初めてこの細胞の作製に成功し、その後2012年にノーベル医学・生理学賞を受賞しています。
PS細胞は、人間の皮膚や血液などの体細胞から作製した細胞です。
体細胞に極めて少数の因子を加えて培養することによって、他の細胞に変わる能力と、ほぼ無限に増殖する能力を併せ持つ多機能幹細胞に変化します。
人間の体は、もともと1個の細胞「受精卵」から生まれました。受精卵が何度か細胞分裂を繰り返して、皮膚・血液・骨・神経などに変化する細胞の集合体になります。
それぞれの細胞が変化して組織や臓器が作られ体が成り立っていますが、皮膚の細胞は皮膚・血液の細胞は血液のように、もとの細胞から異なる組織や臓器にはなれません。
この人間が形成される時間の流れを逆回しにしたものが「iPS細胞」です。さらに、この細胞はどの組織や臓器にも変化します。
このような特徴があるiPS細胞は、今後の再生医療や創薬研究に役立てられるでしょう。
iPS細胞を利用した再生医療
2006年に初めて作製されたiPS細胞は、再生医療において活躍が期待されています。再生医療とは、病気や怪我によって失われた体の機能を回復させるために行う治療方法です。
先述したように、この細胞は様々な組織や臓器に変化できる「多分化能」を持っています。
iPS細胞から分化誘導した細胞を移植することで、細胞移植治療への応用が期待できるでしょう。
iPS細胞を利用した再生医療の研究状況
多分化能を持つiPS細胞は「再生医療に役立てられる」と研究が進められています。
iPS細胞は患者さんの体細胞から作製できるため、自家移植を可能とし、拒絶反応を起こす心配がありません。
例えば、急性骨髄性白血病になると、骨髄移植を行う可能性があります。血縁者もしくはドナー登録者の骨髄から健康な造血幹細胞を採取し、患者さんの骨髄に移植する手術です。
順調に適合する幹細胞が見つかれば手術が可能ですが、見つからない場合は手術を受けられません。
iPS細胞は患者さんの体細胞から造血幹細胞を作製するため拒絶反応の心配もなく、骨髄移植が可能です。
このように細胞を活用することで、再生医療の研究が飛躍的に進むことが期待されています。
iPS細胞を利用した再生医療の実用化
実際に、iPS細胞を利用した再生医療は実用化され始めています。2014年に、加齢黄斑変性の患者さんにiPS細胞由来の網膜細胞を移植する手術が行われました。
また、2018年には「再生医療用iPS細胞ストック」から作られたドーパミン神経前駆細胞をパーキンソン病の患者さんに移植する手術が行われています。
再生医療用iPS細胞ストックとは、京都大学iPS細胞研究財団の細胞調製施設で作製して保存している細胞のことです。
各種試験を完了した臨床用レベルのiPS細胞のみをストックしています。
このように細胞は日々研究が重ねられ臨床用としてストックできる状態にまで進み、さらなる実用化が期待されるでしょう。
iPS細胞を利用した再生医療の分野
iPS細胞を利用した再生医療の代表的な分野を紹介します。
- 脳・神経の疾患
- 心臓の疾患
- 眼の疾患
- 血液の疾患
iPS細胞は臓器移植ではなく、細胞移植の分野で利用されます。例えば、神経細胞・心筋細胞・視細胞・造血幹細胞などです。
新しく再生できる細胞を体内に移植して、機能しなくなって切除した組織や臓器を細胞から再生していくイメージになります。
細胞による再生医療は、今まで諦めてきた病気の治癒にも役立ち、さらなる活用が期待できるでしょう。
脳・神経の疾患
脳・神経の疾患にiPS細胞の再生医療が役立てられます。先述した2018年のパーキンソン病の手術では、細胞からドーパミン神経前駆細胞が作られ、大脳基底核に移植されました。
パーキンソン病は、脳の大脳基底核で作られるドーパミン量が不足して、思うように運動コントロールができない病気です。
iPS細胞を利用して、ドーパミン量を増やすための細胞を移植し、機能を取り戻すことが期待されています。
この患者さんは現在も順調に回復しており、iPS細胞による有害事象は報告されていません。
心臓の疾患
心臓の疾患にiPS細胞の利用が期待されています。例えば、心筋に血液を送る血管が閉塞すると心筋に血液が届かなくなり壊死するでしょう。
心筋が壊死すると、心筋梗塞のような心不全を起こします。基本的に壊死した心筋は再生しません。
しかし、この細胞を利用して、壊死した心筋にiPS細胞から作製した心筋細胞を移植する方法が有効と見られており、現在も臨床実験を継続しています。
心筋梗塞を含む心疾患は、日本人の死因の第2位です。がんについで多くなっているため、iPS細胞に対する期待は大きくなるでしょう。
眼の疾患
iPS細胞を利用した再生医療は、目の疾患でも効果が期待されています。
特に眼科分野ではiPS細胞の臨床試験が最も進んでおり、2014年には加齢黄斑変性の患者さんにこの細胞から作った網膜細胞を移植する手術が行われました。
この患者さんは順調に回復し、iPS細胞による治療の有効性・安全性が示されています。
眼球の内側を覆う網膜は、障害を受けると視力の低下や失明を引き起こします。網膜には光・色を感じる視細胞が含まれているためです。
さらに、網膜は再生力が低いため障害を受けると再生することはありません。
しかし、iPS細胞から新しい網膜細胞を作り、障害を受けた網膜に移植することで再生の可能性が実現するでしょう。
このように眼科の分野でも細胞にかかる期待が大きくなっています。
血液の疾患
血液疾患の分野でもiPS細胞による再生医療が期待されています。白血病や悪性リンパ腫などの血液疾患は、造血幹細胞を移植することが有効な手段です。
しかし、造血幹細胞移植は慢性的なドナー不足が深刻な問題になっており、思うような治療ができません。
そこで注目されたものが、iPS細胞です。iPS細胞から造血幹細胞を作製して骨髄に移植できるようになれば、ドナーを探す必要もありません。
ただし、この細胞から造血幹細胞を作る方法は、現在も研究途中です。今後さらなる進化が望まれます。
iPS細胞を利用した再生医療の成功例
iPS細胞を利用した再生医療の成功例を紹介します。
- ヒトのiPS細胞由来の角膜上皮を4人の患者に移植
- 滲出型加齢黄斑変性の患者にiPS細胞由来の網膜色素上皮細胞のシートを移植
2006年に初めて作製されたiPS細胞は、長い月日を重ね、治療を成功させています。今後も、このような臨床試験や実際の医療現場で活用されていくでしょう。
ヒトのiPS細胞由来の角膜上皮を4人の患者に移植
2019年に大阪大学大学院医学系研究科の研究グループが、ヒトのiPS細胞由来の角膜上皮を4人の患者に移植する臨床試験を行いました。
いずれの症例も拒絶反応や腫瘍形成といった有害な事象は見られず、安全性や有効性を示す結果となっています。
角膜上皮幹細胞疲弊症は、角膜上皮の幹細胞が消失して角膜が結膜に被覆される病気です。角膜が混濁するため、重篤な視力障害が引き起こされる可能性があります。
この病気に対する治療方法は、ドナー角膜を移植する方法が一般的です。しかし、拒絶反応が起こる可能性が高く、ドナーが不足しているといった問題を抱えています。
そこでiPS細胞を利用した再生医療の研究が行われ、臨床試験が行われました。
実際に4人の患者さんは順調に回復し、さらなる臨床試験の成功と医療現場への導入が期待されています。
滲出型加齢黄斑変性の患者にiPS細胞由来の網膜色素上皮細胞のシートを移植
2014年に理化学研究所の網膜再生医療研究プロジェクトチームが、滲出型加齢黄斑変性の患者にiPS細胞由来の網膜色素上皮細胞のシートを移植することに成功しました。
この臨床試験は、iPS細胞から作製した細胞を使用した臨床手術として、世界初の事例です。
もともとES細胞（胚性幹細胞）を使用して研究してきましたが、ES細胞は受精卵から採取する必要があり、倫理的な問題で日本では臨床試験の許可がおりませんでした。
そのとき現れたものがiPS細胞です。iPS細胞は患者さんから採取できるため倫理的な問題は小さく、拒絶反応の心配もありません。
臨床試験では、iPS細胞からシート状の網膜細胞を作製し、視力低下の要因となる異常な血管を取り除き移植しました。
術後の経過は順調で、今後さらなる臨床研究を重ね、多くの患者さんが救われることを願います。
iPS細胞を利用した再生医療のメリット
iPS細胞を利用した再生医療のメリットは「採取しやすい細胞から作製することが可能」「様々な細胞に分化できる」の2つが挙げられます。
また「症状によっては治療を受けられない」「効果には個人差がある」といったデメリットも存在するでしょう。
メリット・デメリットを把握して、長年研究されている細胞の再生医療に対する知識を深めていきましょう。
採取しやすい細胞から作製することが可能
iPS細胞を利用した再生医療のメリットは、採取しやすい細胞から作製することが可能な点が挙げられます。この細胞は、患者さんの皮膚や血液などの体細胞から作られるためです。
例えば、先ほど述べた「ES細胞」は、iPS細胞と同じような効果が期待され研究されてきました。
しかし、受精卵から採取する必要があり倫理的な許可が難しいため、研究をストップする国もあります。
それに比べるとiPS細胞は自家移植を可能にするため、倫理的な不安はなく、拒絶反応も起こりにくいです。
様々な細胞に分化できる
iPS細胞を利用した再生医療のメリットは、iPS細胞が様々な細胞に分化できる点が挙げられます。iPS細胞は、人工的に培養することで多能性幹細胞に変化しているためです。
実際に、iPS細胞は人間の体細胞を培養して人工的に作られたもので、様々な組織や臓器に分化する能力とほぼ無限に増殖する能力を所持しています。
そのため、皮膚や血液など体のどの部分から採取しても、必要な細胞に育てられるでしょう。
このことにより、ドナー提供の力を借りず、自身の細胞を利用できて再生医療に臨めます。
症状によっては治療を受けられない
iPS細胞は理論上どの細胞にも分化できるためどの部位でも治療できそうですが、脳の治療については未知数といえます。脳は一度損傷すると再生できないといわれているためです。
実際に、脳の中でも記憶の形成は大きな謎の一つで、治療に至るにはさらなる研究が必要だと考えられています。
ただし脳の病気でも、この記事で紹介したように、パーキンソン病はiPS細胞を利用した再生医療臨床試験を行っています。
また、脳梗塞に対する再生医療も広く研究されており「脳」だからといって不可能とはいいきれません。
効果には個人差がある
iPS細胞の再生医療は、効果には個人差がある点を忘れてはいけません。一般的に細胞は患者さんによって異なるため、誰でも同じような結果になるとはいえないでしょう。
自身の細胞を移植したとしても、計画通りに増殖し、なくなった組織を再生できるかは患者さん本人の再生能力によります。
iPS細胞を利用した再生医療の問題点
iPS細胞を利用した再生医療の問題点は次の3つが挙げられます。
- がんのリスク
- 細胞を分化させる際の安全性
- 細胞提供者のプライバシー保護
iPS細胞は、初めて作製されてから十数年の月日しか経っていません。現在も研究や臨床試験が続いており、まだまだ問題点が出てくる可能性があります。
ここでの情報は現状考えうる問題点を把握して、iPS細胞の再生医療について知識を深めるために役立ててください。
がんのリスク
iPS細胞を利用した再生医療では、がんのリスクが懸念されています。iPS細胞は体細胞を人工的に培養するため、遺伝子操作を行うことによる安全性が問われていることは事実です。
実際に体細胞に導入された初期化因子が再活性化することで、体細胞がもともと持っているゲノムに傷がつき、腫瘍化するのではないかといわれています。
しかし、再活性化を起こさない初期化因子が見つけられ、ゲノムに傷をつけないiPS細胞の作製方法が確立されています。
細胞を分化させる際の安全性
iPS細胞を利用した再生医療では、細胞を分化させる際の安全性が問われています。
細胞を分化する際に分化できなかった細胞が残っていると、テラトーマと呼ばれる奇形腫（良性腫瘍）を形成する危険性があるためです。
実際にiPS細胞は同じ人間から採取する場合でも、細胞株によって増殖や分化する能力にばらつきがありました。
しかし、2013年に京都大学iPS細胞研究所は、神経細胞への分化能力の高い細胞株を簡単に選別する方法を開発しています。
これにより分化する際の奇形腫形成は事前に発見できるようになり、安全性を担保した実用に近づいています。
細胞提供者のプライバシー保護
細胞を利用した再生医療では、細胞提供者のプライバシー保護の必要性が問われています。
iPS細胞は自身の体細胞から作製できますが、他人の体細胞から作製する場合の研究も進んでいるため、細胞を提供してもらう可能性もあるでしょう。
例えば骨髄バンクのドナー提供者と患者さんは手紙のやり取りはできる（2回まで）ものの、お互いの名前・住所など個人を特定する情報は一切明かされません。
このように血縁者ではない場合の細胞提供者は匿名で提供することになるため、プライバシー面の配慮はされているといえるでしょう。
まとめ
iPS細胞とは、人間の体細胞を培養して人工的に作製された多能性幹細胞です。
採取した体細胞に少数の因子を導入し、培養することで様々な組織や臓器の再生を促します。今後は再生医療や創薬研究に役立てられるでしょう。
再生医療では、脳・神経・心臓・眼・血液などの疾患で研究が重ねられ、特に眼科分野では最も進んでいます。
臨床試験の成功例も増えており、今後の実用に期待がかかるでしょう。
参考文献
電話コンシェルジュで地域の名医を紹介します。