サイエンスゼロ、iPS細胞は何ができるようになった？

2016年5月22日放送のサイエンスゼロ
今回はiPS細胞の特集、山中伸弥先生が
細胞が見つけて10年の間、何ができるように
なったのでしょうか。

iPS細胞で臓器を作る技術はここまで来た！

まずiPS細胞の簡単な説明から。
例えば私の皮膚や血液の細胞を取り出してiPS細胞に
したい場合、カギとなるのが山中ファクターと
呼ばれるもので、4つありましてこれを取り出した
細胞に入れると3週間ほどでiPS細胞になる。

iPS細胞は万能細胞とも呼ばれ、どんな細胞にも
成長させることができます。
代表的な使い方としては、再生医療があります。
最近では目の網膜をiPS細胞で作り移植した
という事がされました。

京都大学のiPS細胞研究所、世界最先端で
iPS研究が進んでいます、臓器ってどのように
作られるのでしょうか。

ここで研究をしている櫻井准教授は、iPS細胞を
使い筋肉の治療をする細胞の研究をしている。
筋肉の素となるのはもちろんiPS細胞です。

筋肉を作るためには大量にiPS細胞を作っていきます
培養を始めて1週間後、3万個から420万個にまで
ふえました、そこから筋肉を作りだせる！って
思ったら、そう簡単にはいかないのです・・・

4年前にも同じように筋肉の素を作る研究を
していましたが、この時は筋肉の素を作り出す
ことは出来たが、まだまだ未熟であったのです。
なので実用化、及び治験にも程遠い段階。

あれから4年たちどうなったのか？
ドキシサイクリンという、おできなどに塗る
抗生剤、iPSに混ぜる事である遺伝子を呼び覚ます。

それはiPS細胞だったものがMYODという
遺伝子がたくさん出るようになったのです。

つまりiPS細胞の核の部分にある、筋肉の遺伝子に
ドキシサイクリンが付着すると、筋肉の
遺伝子の働きを強めて、他の遺伝子の部分は
ブロックされるのです。

そして培養を続け8日も経てば、筋細胞が
激増していて、16日後には筋肉の細胞に
成長したのです。

iPS細胞はこのような事を再生医療として
作ることができる、現在研究段階なので
実用化にはまだまだ先の話ですが・・・

現在は試験管の中だけでは様々な臓器が作れるように
なってきたとのことです。

櫻井准教授は筋ジストロフィーでも特に重度とされる
デュシェンヌ型の治療を目指しています。

筋ジストロフィーというのは筋肉が減っていく病気
もちろん難病指定とされている。

ジストロフィンというたんぱく質
筋繊維とその膜をくっつけてるような性質があり
これが作れなくて、運動をしても筋肉が
壊れてしまうという状態になる。
日本には4千人から5千人、患者がいます。

20代で呼吸器の筋肉に影響をし、40代になると
心臓の筋肉に影響し亡くなってしまうとのこと。
未だ有効な治療法がないのです。

では先ほどの筋肉の素をくっつけると筋肉は
再生されるのでは？って思うのですが
それがなかなかうまくいくものではなくて・・・

iPS細胞は患者の細胞を元に作り出す
そこには患者の遺伝情報がコピーされています。
これを元に筋肉の細胞を作ったとしても
病気を引き起こす遺伝子情報も残ったままと
なってしまうのです。

遺伝情報コピー問題はどうすればいいのか？

遺伝情報のコピー問題を解決するためには
どうすればいいのか？
同研究所で研究をされている堀田助教授と
櫻井准教授はまず、遺伝子を読み取る事から始め
画期的な事を思いつきました。

それはジストロフィンという筋ジストロフィーの
原因となる遺伝子の変異をゲノム編集という技術を
もちいて治すという事

ゲノム編集とは、人のゲノムは30億文字以上
並んでいる情報で、その中の一つだけをはさみのように
ちょきんと切ってやることができる技術なんです。

つまり、筋ジストロフィーの患者さんの細胞を元に
iPS細胞をまず作り出し、そこへクリスパー・キャス
というたんぱく質を入れ込む。
するとクリスパー・キャスはDNA上を移動し
筋ジストロフィーの原因になっている所にたどり着くと
酵素を出して、その部分を切り取ってしまうのです。
その後は勝手にDNAは引っ付いていきます。

これで大丈夫！というわけにもまだいかなくて
このゲノム編集によって出来た傷が、がんを
引き起こさないかと安全性の確認も必要となります。

それ以外にもまだまだ課題はあり、まず治療費
なんと1人あたり5千万円もかかります
特に遺伝子を調べるのに時間とお金がかかる
自家移植というものですし、培養の時間も必要
1年近い時間がかかると言われています。

安全、お金、時間、一挙解決の秘策！？

京都大学のひと際立ち入りを禁じられている
クリーンルーム、実際に人に投与するiPS細胞が
そこにはあります、そこではiPS細胞ストック
という山中教授が最も力を入れるプロジェクト。

扱っている細胞はボランティアからもらった特別な細胞
そこからiPS細胞を作ると、それを元に作られる
臓器や組織は、他人に移植しても拒絶反応を
起こしにくいと考えられています。
こうして作られたiPS細胞は冷凍保存されます。
もちろんゲノムのチェックもしています。

特別な細胞とはどういうものか？
細胞にはHLAというものがあり、細胞にとっての
血液型みたいなもの。

これが細胞の拒絶反応に非常に大きく関わる
図で見るとこのような配列となっている

組み合わせは何万通りもある
これらの人同士で細胞移植をしてみると
当然A座があってもB座やDR座があってない
という事が多々あり、拒絶反応が起こり
移植はうまくいきません。

そこで出てくる特別な細胞というのは
A座、B座、DR座、父と母の配列が同じという
特別な細胞なのです、これはHLAホモといいます。
ホモというのは、『同じ』という意味です。

何が特別なのかというと、ある方の遺伝子細胞に
この特別な細胞を使うと、A座、B座、DR座が同じ
細胞として認識するという事が起こるのです。

重ねている部分、色が同じの所がありますね。

これを使う事で、拒絶反応がかなり低く抑えられる
のではないかと考えられています。

この特別な細胞をお持ちの方をどうやって探したのか？
これは献血会場で献血をされた方が対象と
なっています、もし特別な細胞を持っていたら
京都大学でこんなことをやっているというはがきが
届くみたいです。

このiPS細胞ストックは、2018年までに30%から
50%の日本人をカバーしようと計画されています。
確かにこれが普及すると、お金もかからなくなっていき
安全性も高められていきますね。

iPS細胞が創薬の常識を変える？

医療応用へのもう一つの大きな役割が創薬
ターゲットになる病気は、糖尿病などもそうですが
希少難病の人に対しても薬が作れるのではないかと
言われております。

京都大学iPS細胞研究所の妻木教授は
軟骨無形成症という難病に効く薬の開発に挑んでいる。

軟骨無形成症とは、3万人に1人の難病で
骨が成長しにくい病気です。

4年前から薬の開発に取り組んでいて、病気の状態を
細胞レベルから分析するところから始めました。
しかし、この分析をすると患者の細胞から
iPS細胞を作るので、病気の遺伝子も引き継ぐことに
なるという話は前述しましたよね？

1か月半培養してできた軟骨の組織、これをまず
たくさん培養させて、世の中に出ている薬を１つずつ
培養したところへ入れていきます、そして
その薬を見つける事が出来ました、コレステロールを
下げるために使う薬、スタチンです。

スタチンを入れて2か月間培養すると、すると正常な
軟骨に育っていたのです。
現在はマウスを使った実験をしています。
以上となります。