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ES細胞






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再生医療

iPS細胞

万能細胞





万能
細胞
iPS
細胞
ES
細胞
クローン
ES細胞
もとになる
細胞
皮膚などの体細胞 受精卵 体細胞と卵子
マウス実験
ヒトでの実験
2007/11成功
×
拒絶反応
の有無
なし あり なし
今後の課題 発ガン性
をクリアした
受精卵を破壊、
倫理問題
クローン人間
につながる




ES細胞
胚性幹細胞

未受精卵から
  • 受精していないサルの卵子を、受精した通常の胚のように人工的に分裂(単為発生)させて生育し、取り出した細胞(胚性幹細胞=ES細胞)を神経や筋肉など体の様々な部分の細胞に分化させることに、米バイオ企業アドバンスト・セル・テクノロジー(ACT)社などの研究チームが世界で初めて成功した。多彩な分化能力を持つ細胞としては、これまで受精卵から作ったES細胞にもっぱら期待がかかっていたが、それに代わる可能性があるとしている。
    2002年2/1付けの米科学誌サイエンスに掲載されるこの手法は、特別に作った細胞で傷んだ臓器や組織を治療する再生医学の研究の一環として同社が開発。子供に育つ可能性がある受精卵を壊して取り出す現在のES細胞作りには倫理的な側面から反発する声があるため、それを回避してES細胞を得られるのが特徴という。
    研究に成功したのは、ACTと米ウエイク・フォレスト大学などのチーム。77個のサルの未受精卵を特殊な化学物質とともに培養したところ、うち4個が分裂間もない「胚盤胞」まで成長。これらの胚盤胞の中から、安定して分裂を続ける細胞を取り出した。これらの細胞は10ヶ月間も増え続け、さらにこれらの細胞の能力を足しかねるため、様々な条件で培養したところ、神経細胞や計勝つ筋細胞、脂肪細胞、一定のリズムで収縮を繰り返す心臓に似た細胞などに分化。受精卵から作ったES細胞と同じ能力を持っていることが確認できた。
    同社は2001年11月、人の体細胞の核を未受精卵に移植してヒトクローン胚を作成したとし、さらに単為発生により、人の胚を作ることにも成功したと発表。だがES細胞が採れる胚盤胞まで育っていない段階での発表だったため、「不十分な成果ではないか」との声が挙がっていた。





末梢神経
  • 2003年4月、サルの「胚性幹細胞(ES細胞)」から、痛みや熱さを感じる末梢神経細胞を作ることに理化学研究所の発生・再生科学総合研究センター(神戸市)が成功し、病気や事故で失った神経細胞を再生する新しい治療法につながる可能性がある。
    研究に成功したのは同センターの笹井芳樹グループ・ディレクターら。
    まず、ES細胞をある程度まで培養し、神経細胞の元になる神経を作った。ついで、培養液に末梢神経になるように促すタンパク質を加えた。すると、痛みなどを感じる知覚神経や、臓器の動きなどを制御する自律神経ができた。
    「培養液に『BMP4』というタンパク質を加えて培養を続けたところ、約1週間後に末梢神経細胞の一種である知覚神経と自律神経細胞うができた。BMP4は受精卵が分裂してできる胚の中で、末梢神経の細胞が生まれる部分に存在する。
    研究チームは神経の元になる細胞に『Shh』というタンパク質を加えると、ES細胞から運動神経ができることも確認。何も加えずに培養を続ければ、ドーパミンを分泌する中枢神経の細胞ができることも3年前に突き止めている。




ヒトES細胞
  • 京都大学再生医科学研究所(中辻憲夫所長)は、2003年5/27、人間の様々な臓器や組織に育つ能力を持つヒト胚性幹細胞(ES細胞)を国内で初めて作製したと発表した。
    2008年12/5、中辻憲夫・京都大学教授らのチームは。あらゆる細胞・組織になる能力を持つ万能細胞の一種であるES細胞(胚性幹細胞)を新たに2種類作ることに成功した。中辻教授らは2003年に3種類のES細胞を作っていて、全部で5種類になった。




ガン化
  • ガン化の遺伝子
    2003年、奈良先端科学技術大学院大学の山中伸弥・助教授らは、様々な臓器や組織の元になる胚性幹細胞(ES細胞)がガン化する際に働く遺伝子を動物実験で突き止めた。
    研究チームはマウスのES細胞と普通の細胞で働いている遺伝子をコンピューターで比較・解析し、ES細胞に特有の遺伝子を割り出した。『ESas』と名付けたこの遺伝子はガン遺伝子と似た構造をしており、皮膚細胞に組み込むとガンを作った。この遺伝子を破壊したES細胞をつくってマウスに移植したところ、ガンはほとんど出来なかったという

  • 2009年、フランスの国立衛生医学研究所のチームは、ES細胞を使って神経を再生する場合に役立つ指標の作成を目指している。
    ES細胞をどこまで分化させた状態で移植すると腫瘍ができにくいかという指標。
    マウスに移植すると
    全く分化していないとき・・・1ヶ月後に奇形種ができた
    30〜35日培養後・・・奇形種ができなかった。
    40〜49日培養後・・・移植後に周辺の組織を傷つける恐れがある。









万能性遺伝子を特定
  • 2003年、奈良先端科学技術大学院大学の山中伸弥助教授らは、様々な臓器や組織に成長する能力を持つ胚性幹細胞(ES細胞)の「万能性」を引き出す遺伝子をマウスで特定した。この遺伝子を利用すれば、筋肉などの細胞をあらゆる細胞に成長させられる可能性がある。研究チームはこの遺伝子を『Nanog』と名付けた。

    この遺伝子を破壊すると、ES細胞は万能性を失い、別の細胞に変わってしまう。

    一方、この遺伝子を増やすと、ES細胞の万能性はさらに高まり、分化の過程で「他の細胞に変化せよ」という指令を受けても万能性を保ち続けた




白血球を幹細胞に
  • 2004年、英国のバイオベンチャー企業「トライステム社」は、血液中から採取した白血球をあらゆる細胞に成長する可能性を持つ胚性幹細胞(ES細胞)に似た幹細胞に変える技術を開発した。
    不妊治療で余った受精卵などを使わないですみ、倫理的な問題が無い。
    本人の血液を利用するため拒絶反応も起きない。開発したのは『レトロディファレンシエーション』と呼ぶ技術。受精卵では1個の細胞が次々に分裂して最終的に血液や神経・心臓など臓器の細胞に分かれる。この道筋を逆にして分化した細胞を様々な細胞に成長する可能性を持つ幹細胞に戻す。
    新技術は患者から血液を採取して白血球だけを取り出す。白血球を含む液にモノクロラール抗体というタンパク質を入れると、白血球が分化と逆の反応を起こし、万能細胞に似た幹細胞に変わった。モノクロラール抗体は白血球の表面にある「組織適合性クラスU」というタンパク質に結合。分化とはぎゃむの脱分化という反応を起こす。
    最後にモノクロラール抗体を洗い流せば、白血病などの治療に使える幹細胞を得られる。




ES細胞から神経細胞
  • 2000年、京都大再生医科学研究所の笹井芳樹教授と協和発酵工業らの研究グループは25日、あらゆる組織や臓器の細胞に変化し得る能力を持つマウスの胚性幹細胞(ES細胞)から、神経伝達物質のドーパミンを分泌する神経細胞を効率よく作製する方法を開発した。




多能性生殖細胞(mGS細胞)
  • 京都大学医学研究科の篠原隆司教授らのグループは神経、筋肉、血液細胞など様々な生体組織に成長可能な細胞をマウスの精巣から取り出しことに成功した。人間にも同様の細胞がある可能性が高く、病気やケガで傷んだ臓器や組織の代わりに、この細胞から作った組織を移植する再生医療に役立つと期待される。
    東京医科歯科大学などとの共同研究成果で、2004年12/29の米科学誌セルに掲載。
    マウスから取り出した新細胞は『多能性生殖細胞(mGS細胞)』と呼び、精子を作る精子細胞が元になっている。これまで受精卵から作る胚性幹細胞(ES細胞)があらゆる臓器や組織に成長できる万能細胞として知られているが、新細胞はこれに近い性質を持つ。




ES細胞の自己複製に重要な遺伝子
  • K1f5
    筑波大学の依馬正次講師らは理化学研究所と共同でES細胞の自己複製に重要な遺伝子を特定した。
    成果は2008年11/6のセル・ステムセルに掲載。
    通常、マウスの初期胚からES細胞を分離するには内部細胞塊を使う。研究チームは、転写因子「K1f5」という遺伝子を欠損した内部細胞塊を作製し、ES細胞を分離しようとしたが、マウス胚は着床せず早期に死亡した。
    さらに、作製に成功したES細胞から「K1f5遺伝子」を除いたところ、増殖能力が著しく低下。
    逆に、「K1f5遺伝子」を過剰に投与した場合、自己複製スピードが速くなった。




コラーゲンと一緒に培養・・腫瘍化が激減
  • 2009年、松本歯科大学などの研究チームはES細胞などをコラーゲンと一緒に培養してから生体に移植すると、腫瘍が抑えられるこをを発見した。
    実験では、皮膚や骨、腱に多く存在するタイプ1と呼ばれるコラーゲンを使った「コラーゲンスポンジ」を使用した。コラーゲンスポンジはハチの巣状の立体構造をしており、培養するES細胞やES細胞から作った神経細胞が生体内でバラバラになるのを防いでいる。





幹細胞の分化を防ぐ仕組みを解明
  • 2009年、理化学研究所の古関明彦グループディレクターは、幹細胞が分化しないまま増殖を繰り返す仕組みの一端をES細胞を使って解明。
    『ポリコーム群』と呼ぶタンパク質複合体が、ES細胞が他の細胞になるのをジャマしていた。
    ポリコーム群は2つのタンパク質がくっついてできている分子で、ショウジョウバエの発生過程で発見された。
    iPS細胞を作る際に転写因子「Oct3/4」の遺伝子を体細胞に導入する。転写因子がポリコームに働きかけ、細胞の分化を抑制していたことが分かった。





ES細胞から小脳細胞
  • 2010年、理化学研究所はマウス実験で、ES細胞(胚性幹細胞)から、運動機能に関わる小脳の神経細胞を高い確率で作ることに成功した。
    成果はネイチャー・ニューロサイエンス電子版に掲載
    理研発生・再生科学総合研究センターの笹井芳樹グループディレクターと六車恵子研究員らの成果。
    小脳で中心的に働き、多くの情報の入出力にかかわる神経細胞「プルキンエ細胞」を作った。





立体的に多層構造の網膜
  • 2011年、理化学研究所や京都大学、大阪大学などは、様々な体の組織になる胚性幹細胞(ES細胞)から立体的な網膜の組織を作り出すことに成功した。
    視力が低下する網膜色素変性症の再生医療につながる
    4/7のネイチャーに掲載。
    網膜は視細胞など6種類の細胞が層状に重なった立体構造をしている。

(立体構造の網膜)
  • 2012年、理化学研究所の笹井芳樹グループディレクターらと住友化学は、ヒトの胚性幹細胞(ES細胞)から、立体構造になった網膜組織を作ることに成功した。
    6/13の米科学誌セル・ステム・セルに掲載。
    網膜は光を電気信号に帰る視細胞など6種類の細胞が層状に重なった立体構造をしている。
    研究チームは、ヒトのES細胞が網膜組織に育つ条件を突き止め、成長を促す物質も特定した。ES細胞から約6週間で網膜組織ができる。この網膜組織の7割以上を視細胞が占めている。






下垂体の立体組織
  • 2011年、理化学研究所の笹井芳樹グループディレクターと須賀英隆研究員、名古屋大学の研究チームは、マウスの胚性幹細胞(ES細胞)から脳の下垂体の立体組織を作り出すことに成功した。
    研究チームは、微小な穴に培養液0.2_gとともにマウスのES細胞を1万個入れた。一定の条件で培養すると、塊になった。その表面に視床下部の細胞と口腔外胚葉の細胞の層がそれぞれ出来た。この2種類の細胞が相互作用して、培養12日後には下垂体の元となる直径100マイクロ〜150マイクロbの組織が出来た。
    特定のタンパク質の働きを抑えると、細胞の一部が副腎皮質刺激ホルモンなどを作り細胞になった。
    この組織を下垂体を取り除いたマウスに移植したところ、血中の副腎皮質刺激ホルモンの濃度が通常の活動が出来る程度まで回復。8週間後でも生存していた。
    成果は11/10にネイチャ電子版に掲載




パーキンソン病にサルで効果
  • 2012年、京都大学の高橋淳准教授らと理化学研究所は、ヒトの胚性幹細胞(ES細胞)から作った神経細胞をパーキンソン病のサルに移植し治療効果を確認した。






人の卵子からES細胞
  • 2013年、米オレゴン健康科学大学の立花真二研究員とシュフラート・ミタリポフ博士らのチームは、女性から提供を受けた卵子に別の人の皮膚細胞の核を入れる「体細胞クローン技術」を使い。様々な組織に分化する胚性幹細胞(ES細胞)を作成することにはじめて成功した。
  • 人のクローンES細胞では、2004年に韓国ソウル大学の黄教授が作製に成功したとウソの報告をした。
  • 病気の人の体細胞を使えば、遺伝子が同じため移植時に拒絶反応が起きないメリットがある。




ES細胞からミニ腸
  • 2017年1/12、国立成育医療研究センターは、万能細胞のヒト胚性幹細胞(ES細胞)から小腸に似たミニサイズの腸を試験管内で作り出した。
  • 大日本印刷・東北大学との研究チームが、培養法を工夫した。
  • 培養皿の底に微細加工技術で小さな凸凹を作り、3種類の特殊なたんぱく質を加えて培養すると、細胞が集まって風船状のミニ腸ができた。
  • 培養液は動物の成分を含んでいないので、細菌感染などの恐れが少ない。
  • ミニ腸の大きさは1〜2ab。
  • 複雑な立体構造をしており、収縮や膨張もした。
  • 便秘や下痢の薬を与えると、動きが活発になったり、収まったりして生体と同じように反応した。
  • ミニ腸はiPS細胞からも作れるが、作成効率や組織の成熟度はES細胞の方が優れているという。
  • ミニ腸は培養皿の中で1年以上生存する。










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