私たちの1つの細胞の中には目・口・鼻・耳など体のあらゆる臓器を造る「設計書」である「IPS細胞」が存在しています。IPS細胞は「万能細胞」と呼ばれ、今まで治療不可能だった病気がIPS細胞により治療可能になろうとしています。今回はIPS細胞について分かりやすく簡単にどのようなものなのか、その特徴や再生医療との関係、そしてどのような病気の治療に役立つのかについて説明したいと思います。

iPS細胞とは？

IPS細胞は2006年に誕生した新しい多能性幹細胞であり、再生医療を実現するために重要な役割を果たすと期待されています。しかし「名前は聞いたことがあるけど実際にどういう細胞なの？」という疑問が多いのがこの細胞です。ここでは、IPS細胞の歴史や実際にどのような細胞なのかをご紹介します。 

iPS細胞の名前の由来

IPS細胞とは、「Induced pluripotent stem cells：人工多能性幹細胞」の略であり、京都大学・山中伸弥先生率いる研究グループが2006年8月に始めて作製に成功し、2012年にノーベル生理学・医学賞を受賞しました。

iPS細胞の誕生の歴史

いきものの細胞は「生きるために必要なものを造る設計図（遺伝子）」を持っています。例えば、皮膚とは皮膚の細胞が集まった集合体です。皮膚が足りない場合には、細胞は自分たちの設計図の中から皮膚細胞に変化できる遺伝子（iPS細胞）を探し出しそれから皮膚細胞を作り出します。

このように、1つの細胞が、筋肉、神経、皮膚などの異なった機能を持つ細胞に分かれていくことを「細胞の分化」といいます。しかし、実際に分化できる細胞は構造が簡単なものに限られ、人間などの複雑な構造のいきものでは、一旦成長してしまえば再び分化することが難しいとされてきました。

しかし山中教授らは、目的とする生体組織に分化できる遺伝子を人工的に組み込むことにより、人間などの複雑な構造の臓器を新たに作り出すことに成功しました。IPS細胞とは、このように様々な組織や臓器の細胞に分化する能力をもつ多能性幹細胞のことです。

IPS細胞の活用

IPS細胞は中山教授先導のもと、2014年から臨床研究がスタートしています。ここでは、IPS細胞の発見により、どのようなことが可能になっていくのか説明します。

iPS細胞と再生治療

再生医療とは、何らかの原因により失われてしまった機能を回復させることを目的とした治療方法です。iPS細胞の出現により、今まで不可能とされ諦めるしかなかった病気や事故で欠損してしまった組織や臓器がまた再生できる期待が高まっています。また、それにより再生医療にもさらなる新たな広がりが出てきました。

治せる治療の例

脳・神経ではパーキンソン病や脊髄損傷、心臓では心不全、眼では加齢黄斑変性や角膜移植、血液では血小板減少症などさまざまな部位にIPS細胞の再生治療が応用できると考えられています。

例えばiPS細胞を使って角膜を作り出すことにより、今まで角膜移植のドナーが見つからず将来的には失明する可能性が高かった方でも、もう一度新しい角膜を移植することが可能になり視力を回復することができるようになるでしょう。

また、iPS細胞が自由自在に作られるようになれば、赤血球や白血球を作ることも可能になります。今までドナーからの提供でしか輸血できなかったような希少な血液型の輸血も、IPS細胞により必要なぶんだけ全ての方に供給できるようになります。

病気の解明にも役立つiPS細胞

iPS細胞は治療だけでなく、検査や新薬開発にも役に立つ細胞です。例えば、難病と言われている患者さまの細胞からiPS細胞を作り出し、それらがどのように変化するのかを研究し、難病の原因究明の研究にも役立てられることが可能になります。

また、アルツハイマー病やパーキンソン病のように脳自体が変化して起こる病気は、治療をするにしてもその病原までアクセスすることが大変であり、進行が進んでしまった細胞からは、正常な状態に戻すことはできないとされてきました。しかし、IPS細胞を用いることで、こうした病気に対する治療の研究にも期待が持てるようになりました。

そのほか、治験できないような副作用の強い薬剤の有効性の検査や毒性のテストも可能になることにより、患者さまに負担をかけず行うことができる臨床実験や新薬開発にも大きな希望の光が見えてくるようになりました。

iPS細胞とES細胞の違い

一時期話題になったES細胞は、IPS細胞と実際にはどのように違うのでしょうか。ここでは、ES細胞がどのようなものなのか、そしてIPS細胞とES細胞はどのように違うのか見ていきます。

ES細胞とは

胚性幹細胞（はいせいかんさいぼう、英: embryonic stem cells）とは、動物の発生初期段階である胚盤胞期の胚の一部に属する内部細胞塊より作られる幹細胞細胞株のこと。英語の頭文字をとって、ES細胞（イーエスさいぼう、ES cells）と呼ばれる。

※参照URL：https://ja.wikipedia.org/wiki/%E8%83%9A%E6%80%A7%E5%B9%B9%E7%B4%B0%E8%83%9E

ES細胞とはいきものが受精卵が育つプロセスの中から分化できる細胞を取り出したものです。IPS細胞と同じ働きを持ちますが、ES細胞は受精卵から作られるため受精卵を一旦作り出さなくてはなりません。そのため、時間や受精卵を得るためのプロセスが必要になるとともに、胎児を作りだす工程の受精卵を使用しますので、倫理的な問題もあることから実用化にはまだまだ課題が残る細胞です。

iPS細胞とES細胞の違い

iPS細胞は体細胞と呼ばれる細胞から人工的に作られた細胞です。体細胞とは私たちの体を作っている生殖細胞以外の細胞です。例えば、血液、内臓、皮膚、髪の毛などです。

体細胞は受精卵と違い元々存在している細胞であり、倫理的な問題や時間もかかりません。そのため、実用化されることになれば、ES細胞とは違いどの細胞からでも再生したい生体組織を作り出せるようになります。

現に中山教授は皮膚の体細胞からIPS細胞を作り出すことに成功し、IPS細胞の名前を世界中に広めました。

iPS細胞のメリット

IPS細胞のメリットは私たちに病気やケガがある限り無限大にあります。ここでは、特に重要なメリットをいくつかご紹介します。

• メリット1.体細胞からできる
• メリット2. 年齢に関係なくできる作製可能
• メリット3.さまざまな分野に応用が可能になる

メリット1.体細胞からできている

iPS細胞は体細胞からできていますので、生殖細胞以外の細胞からならばどの細胞でも使用できる細胞であり、既に分化してしまった後の細胞からも人工的に初期化し使用できることが分かっています。

一方、ES細胞は生殖細胞から作り出し、受精卵の状態から始めなくてはいけません。廃棄される予定の受精卵とはいっても育てれば胎児になりますので、倫理的な面から見ても承認が難しくなっています。しかし、iPS細胞ならば皮膚や血液のように体中の生体組織から作り出すことができます。

メリット2.年齢に関係なくできる作製可能

私たちの体は複雑ですので、治療によっては年齢による制限がでてきました。しかし、iPS細胞では6歳から81歳までの皮膚細胞からIPS細胞の作製に成功しています。そのため、何歳になってからでもiPS細胞は作製でき治療を受けられます。

メリット3.さまざまな分野に応用が可能になる

iPS細胞は研究にも使われることができます。現在治療が難しいとされている疾患の原因究明や、周りの毒物や危険物質が私たちの体にどのような影響を及ぼすのかをiPS細胞を使用し、試験官の中で研究できることが可能になりました。

また、それらの研究結果を参考にして、新薬の開発や私たちの体に無害な薬剤や化学薬品を作り出すことも期待できるようになりました。

日本以外でのiPS細胞作製の歴史

iPS細胞は中山教授率いる研究グループが人の遺伝子に組み込ませるIPS細胞を人工的に作りだしましたが、世界中でもさまざまな医療研究グループがIPS細胞を作ろうと研究を重ねています。

レトロウイルスベクターとは

レトロウイルス科（Retroviridae）とは、RNAウイルス類の中で逆転写酵素を持つ種類の総称。プラス鎖ゲノムの一本鎖RNA（ssRNA）から成る。単にレトロウイルスと呼ばれることも多い。

※参照URL：https://ja.wikipedia.org/wiki/%E3%83%AC%E3%83%88%E3%83%AD%E3%82%A6%E3%82%A4%E3%83%AB%E3%82%B9%E7%A7%91

ベクターとは細胞内の「遺伝子の運び屋」であり、遺伝子組み換え操作の際に挿入する遺伝子断片の大きさや挿入目的に応じて、様々な特徴を付加した媒体がベクターとして使い分けられます。

レトロウィルスベクターは自身のゲノムを宿主ゲノムに挿入できることから，遺伝子治療だけでなく、iPS細胞を作る際の運び屋としても使われてきました。

諸外国のiPS細胞作製

米国ウィスコンシン大学のトムソン教授率いるグループはOct3/4, Sox2, Nanog, Lin28の4つの遺伝子を使いiPS細胞の樹立に成功しました。

また、他の研究グループでは、癌を引き起こしやすいウィルスベクターを用いず、微生物を使いヒトiPS細胞を作製することにも成功しています。

※参照URL: https://www.amed.go.jp/news/seika/kenkyu/20200721-02.html

iPS細胞治験はいつごろ認証されるのか？

2006年に発表されてからIPS細胞は世界中で研究されています。

治験とは

私たちが一般的に使用している薬とはさまざまな検査や認証を得て流通されています。特に人に使用しても安全と予測されるものが「くすりの候補」として選ばれます。私たち人間の病気に効果があり、かつ安全に使うことができるかを重要視し、それらの課題をクリアし承認されたものが「くすり」となります。 

また、人における試験を一般に臨床試験といいますが、くすりの候補を用いて国の承認を得るための成績を集める臨床試験は、特に「治験」と呼ばれています。

※参照URL：https://www.mhlw.go.jp/stf/seisakunitsuite/bunya/fukyu1.html

iPS細胞の実用化

iPS細胞から角膜移植に関しては、2025~2026年の実用化に向けて 大阪大学の西田教授グループが4人の患者さまへの角膜移植計画を完了したと発表しました。この4人は角膜の病気で視力をほぼ失った患者さまであり、すでに移植手術と１年間の経過観察を終えたということでした。

また、2014年から加齢黄斑変性の患者さまに対するiPS細胞を使った臨床研究や治験が本格的に実施されています。 2018年にはIPS細胞から作られたドーパミン産生神経細胞をパーキンソン病患者の方に移植する治験が始まっています。
そのほか、2017年にはFOP（進行性骨化性線維異形成症）の候補薬の治験、2019年には筋萎縮性側索硬化症（ALS）の創薬治験、2020年には家族性アルツハイマー病患者を対象とした創薬治験が開始されるど、さまざまな病気に対しての治験が進められています。

※参照URL：https://www.sankei.com/article/20220404-P4IJLC2OKNJ2RJWTTR3BYXQ4JY/#:~:text=%E4%BA%BA%E5%B7%A5%E5%A4%9A%E8%83%BD%E6%80%A7%E5%B9%B9%E7%B4%B0%E8%83%9E,%E5%AE%8C%E4%BA%86%E3%81%97%E3%81%9F%E3%81%A8%E7%99%BA%E8%A1%A8%E3%81%97%E3%81%9F%E3%80%82

iPS細胞の今後の課題

iPS細胞は新しく樹立された細胞ですので、いくつかの課題が残っています。しかし、急速にそれらの課題を解決する研究も進められていますので、将来的に今ある課題は解消するでしょう。

iPS細胞の腫瘍化

どのような治療でも同じですが、治療を行うためには安全性を充分に確認しなくてはいけません。特にIPS細胞のような比較的新しく発見されたものについては何度も検証を重ねることが大切です。

iPS細胞でいつも議論される課題は腫瘍化です。腫瘍化については、大きく2つの理由に分かれています。１つ目は、iPS細胞とは人工的に作られた細胞のため細胞のもつゲノム自体がもろく、傷が付きやすいことが報告されていました。しかしこの懸念については、ゲノムに傷が付かないようにiPS細胞を作製することで解決されています。

2つ目は、未分化細胞がそのまま残ることにより細胞としての働きをせず、腫瘍化してしまうという課題です。けれども、この課題に対しても現在はテラトーマと呼ばれる奇形腫（良性腫瘍）の形成や分化を阻止する研究が進んでいるため、治験段階になるころにはクリアしている課題ではないでしょうか。

まとめ

iPS細胞は京都大学の山中教授率いるグループが発表したInduced pluripotent stem cells：人工多能性幹細胞であり、2006年8月に始めて作製に成功し、2012年にノーベル生理学・医学賞を受賞しました。

iPS細胞は万能細胞をいわれるとおり、IPS細胞が自由自在に作り出せれば、体中の体細胞から、欠損した生体組織を作り出すことが可能になります。また、移植だけでなく、将来的にはその技術を使用し検査や研究にも応用できるといわれています。

ところで、iPS細胞はES細胞とよく比較されますが、ES細胞は生殖細胞が作り出す受精卵からしか作り出せないのに対して、iPS細胞は皮膚細胞や血液など体中のあらゆる細胞から作り出せるメリットがあります。

山中教授がiPS細胞を発表してから、他の国でもさまざまな研究者たちがIPS細胞の作製を試み、私たち人間に応用できるように研究しています。

臨床実験も各国で開始され、難病の新薬開発や再生治療への応用も続々と発表されてきています。治験段階まで来ている新薬や治療方法もありますので、今後さらに研究が進めば、今まで諦めるしかなかった病気やケガの治療が簡単にできる未来がくると思います。