iPS細胞：難治性疾患治療への新たなアプローチ

2019年8月29日、日本の大阪大学の研究チームは、iPS細胞から誘導した角膜組織を使用し、角膜疾患により失明した女性患者の視力を回復させた。この報告書が発表されるやいなや、国民の間で強い好奇心と期待が一気に高まりました。

誘導多能性幹細胞（iPS細胞）は人工多能性幹細胞です。ヒトの皮膚などの体細胞に多能性誘導因子を導入し培養することで、人体のさまざまな組織や臓器に分化する能力を持ち、無限の増殖能力を持つ細胞を作り出すものです。現在では、困難で複雑な病気を治療するための新しいアイデアとなっています。

化石化骨化症は進行性化石化骨化症（FOP）とも呼ばれ、世界でもまれな疾患の 1 つです。全世界での感染者数は1000人以下で、日本国内の患者数は80人程度に過ぎない。今のところ効果的な治療法はない。

この病気の主な症状は、筋肉内に過剰な骨組織が形成されることです。患者の全身の筋肉は、膜、腱、靭帯、筋肉を取り囲むその他の部分を含め、幼少期から徐々に硬化し、石灰化してきました。四肢の筋肉の石灰化により、手足の関節の可動域が狭くなり、指が曲がりにくくなります。脊椎の石灰化により背中が変形します。口腔筋や呼吸に関わる筋肉の石灰化により、摂食困難や呼吸不全に陥り、最終的には患者は苦しみながら死亡します。

2018年11月2日、日本の京都大学のiPS細胞研究チームは、iPS細胞技術を用いてFOPに治療効果がある可能性のある候補薬をいくつか選別したと報告した。人類がFOPを克服したと断言するのは時期尚早だが、痛みに苦しむ患者にとって、この研究は暗闇に差し込む一筋の光のようだ。

この3年間の研究は、iPS細胞を使って筋肉の石灰化を阻害する薬剤をスクリーニングする世界初の成功した試みでした。実際に臨床現場で使用できる薬剤を得るにはまだ多くの実験が必要ですが、今回、人類は子宮筋腫の研究と治療において大きな進歩を遂げました。

iPS細胞は、薬剤分析やスクリーニングモデルの確立に利用されるほか、臓器移植や組織移植の分野でも利用することができます。例えば、iPS 細胞は軟骨の欠損を修復するために使用できます。

軟骨組織は軟骨細胞と基質組織から構成されており、人体の関節に大量に存在します。軟骨組織は、重度の損傷を受けると修復や再生が困難になり、軟骨の喪失につながり、患者の生活の質に重大な影響を及ぼす可能性があります。現在、軟骨欠損の治療は主に患者自身の健康な軟骨組織を移植することによって行われています。しかし、この方法では軟骨細胞の変性や線維構造の生成が起こりやすく、移植結果が悪くなる可能性があります。

京都大学iPS細胞研究所の骨組織移植研究チームは、健康な人のiPS細胞を使って軟骨細胞を分化させ、さらに軟骨組織を形成し、最終的にその組織片を患者の軟骨欠損部に移植した。この方法の利点は、移植用の軟骨細胞の品質を厳密に管理でき、患者自身の組織を供給源として必要としないことです。研究者たちは現在、マウスを使った実験を行っている。

再生医療の分野では、iPS細胞を軟骨疾患の治療に用いるほか、iPS細胞を心臓組織、膵臓組織、網膜組織などに分化させることも試みられています。簡単に言うと、患者の体からiPS細胞を取り出し、体外で心筋組織、角膜組織、神経組織、血小板、膵島などに分化させ、これを患者の患部に移植することで、最終的に欠損した組織を補ったり、置き換えたりする方法です。 iPS細胞療法は、先天性心疾患や網膜変性症などの難治性疾患の治療に新たな展望をもたらし、関連する研究が大きく進歩しました。

iPS細胞と幹細胞の違い

iPS細胞と幹細胞の最大の違いは、iPS細胞は人間の臓器や組織から直接得られるものではなく、遺伝子編集によって得られる幹細胞の一種であるという点です。例えば、これを最初に発見した日本の科学者、山中伸弥氏は、ウイルスベクターを使用して 4 つの転写因子の組み合わせを分化した体細胞に導入し、それらを再プログラムして、胚性幹細胞に似た人工多能性幹細胞を取得しました。世界中の科学者によって発見された他の方法でも、このタイプの細胞を生成することができます。種類に応じて適切な調理方法を選択するだけです。

iPS細胞の利点は何ですか？

まず、胚性幹細胞と同様に、強力な分化・再生能力を持ち、人体のさまざまな臓器や組織に必要なさまざまな細胞型に分化することができます。第二に、これは遺伝子編集によって得られた幹細胞であるため、その起源に関して社会的倫理的な問題は存在しない。最後に、CRISPR-Cas9 遺伝子編集により同質遺伝子制御細胞株を生成することができます。この遺伝子編集により、細胞を使って人間の病気を治療することを目的として DNA を改変することができます。