2017年11月12日放送のサイエンスゼロ
今回はiPS細胞の特集です、何度か特集を
されていますが新しい治験が進んで
いるのでしょうか？
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iPS細胞10年の歴史
京都大学iPS細胞研究所の堀田秋津先生が
講義をしてくれます。
今年でiPS細胞誕生から10年となります
新しい発見も続々とわかってきている。
最初のテーマは、10年でここまでわかった
iPS細胞は、例えば皮膚に山中ファクターという
細胞をつけるとiPS細胞となります
ある時は心臓になったり、血液になったり
色々な臓器や骨などに成り代わる
万能細胞といわれる所以です。
これを分化といいます、そしてたくさんのものに
変わるという事を多能性とも言います。
多能性の細胞はiPS細胞だけではなく
実は私たち人間がかつて、多能性の細胞だった
それは受精卵、これもなんにでもなれる細胞で
あるということなのです。
しかし狙った細胞にちゃんとiPS細胞を
分化させるのは簡単な事ではない
その細胞が体の中でどうやってできているか
わからないとできないので、それをわかった上で
その細胞になるような条件を整えてやるため
色々な薬やタンパク質を加えて、何週間何ヶ月と
時間をかけて分化誘導している。
その結果昔は作る事の出来なかった細胞も
今できるようになってきて、例えば同じ
心筋細胞でも以前よりだいぶ品質が
良くなってきているとのこと。
分化の技術というのは、この10年で
だいぶ進歩してきているという事です。
どうしてiPS細胞が色々な細胞になるのか？
これは分化が効率よくできる様になったり
今まで作れなかった細胞が作れるようになったり
したためです。
例えば筋肉細胞とiPS細胞があります
実は共通点があり、中身は全く一緒なのです
細胞の中を開けると核というものがあり
そこにはゲノムというものがある。
このゲノムには筋肉や血液、軟骨や小腸など
色々な遺伝子の並びが記されている
これはiPS細胞も同様です。
では2つの細胞にどんな違いがあるのか？
筋肉細胞の時には、ゲノムはどうなっているのか
というと、筋肉以外のゲノムの並びは
塗りつぶされた状態となっている。
このゲノムの状態は、筋肉だけが働くことが
出来るようになっており、それ以外の臓器や
血液は働けないようになっている
いわゆる遺伝子のオンオフのようになっています。
ゲノムの中には多能性という遺伝子がある
これがあるためどんな細胞にも分化できる。
臓器はどうにでもなれる状態になっている
臓器や血液、筋肉の遺伝子はオンとオフの
中間部分に位置付けられている
なのでこの後、iPS細胞がどんな細胞にも
なれるということになっている。
次に初期化のメカニズムですが
血液の細胞に山中ファクターを入れてみました
初期化が起こります、まず血液の遺伝子をオフにし
全ての遺伝子がオフになったところで
多能性の遺伝子をオンにする、そしてほかの臓器や
血液や骨などを中間部分まで持っていく
実は山中ファクターという遺伝子は皆さん
体の中に持っていると言います、最初の
きっかけとして4つの遺伝子を入れないと
いけないのですが、一度外から入れて働かせてやると
それが体の中にもともとある
多能性の遺伝子を活性化して
残りの筋肉などの遺伝子を中間部分にまで
持っていく、という事を自動的に
作り出してくれるのです。
(かなりわかりにくいですよね、これは・・・)
そして今iPS細胞を使いある動物の絶滅危機を
救おうとしている、地球で3頭しかいない
キタシロサイの救出計画です。
高齢で血縁関係にあるキタシロサイ
なので自然繁殖は不可能なのです
そこでiPS細胞の出番です。
サイにもiPS細胞があるのでそこから精子や
卵子の元の細胞を作っていく
それがファーストステップで、iPS細胞を
キタシロサイの卵子に分化させて
冷凍保存していたキタシロサイの精子と
体外受精させて受精卵を作る、そして
近縁種であるミナミシロサイに代理出産を
してもらおうという計画です。
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不治の病は治せるのか？2つ目のテーマ
デュシェンヌ型筋ジストロフィー
生まれつき遺伝子が壊れている事で
これからも遺伝子が壊れていく病。
現代の医学では治療ができない難病です
京都大学iPS細胞研究所の櫻井英俊准教授
iPS細胞から筋肉の細胞を作り
患者にとって特に重要な部位に移植したいと
考えています。
まずは指を動かす事、マウスがあれば
クリックが出来るし、電動車いすが
指が動くことで操作が出来れば
行きたいところに行ける
この病気になると辛いけど、終わりではないです
という事を示せたらいいと、櫻井先生は話します。
デュシェンヌ型筋ジストロフィーの
患者の筋肉は筋繊維がバラバラで
壊れてしまっている。
筋繊維を裏側から支えるジストロフィンという
タンパク質が上手く働かないために
筋肉が壊れてしまっている
そこで筋肉になる一歩手前の細胞
サテライト細胞に櫻井先生は注目しました。
サテライト細胞は普段筋肉にくっついていて
いざというときに筋肉を修復する
重要な役割をしています。
例えば激しい筋トレなどで
筋肉がダメージを受けると
修復するためより活発に働き増えていく
傷ついた筋肉に入り込みダメージを治してくれる
これがサテライト細胞の働き。
5年に及ぶ研究の末、まずは健常者の細胞から
筋肉とそれにくっつくサテライト細胞を
作る事に成功しました。
理論的には患者の細胞を使い生成できると
思うでしょうが、筋ジストロフィー患者の
遺伝子には病気の遺伝子も含まれている為
それまでコピーしてしまうのです。
なのでサテライト細胞を作り、患者に
取り込ませても現状は変わらないとされている。
そこで堀田先生と櫻井先生はこれを補う
最新の科学技術を導入したのです、それが・・・
『クリスパー・キャス9』
以前サイエンスゼロで放送されていました。
クリスパーキャス9はゲノムを編集することができる
特別な酵素です、これを使う事で
ゲノムの配列の狙ったところを
ピンポイントで修復することが
出来るという事がわかってきた。
どういうことかというと
デュシェンヌ型筋ジストロフィーの患者さんの
遺伝子にクリスパーキャス9を入れ込みます
そしたらデュシェンヌ型筋ジストロフィーの
原因となる遺伝子の部分にたどり着く。
その部分を切り取ってしまうのです
再びくっつくと病気が治るという驚きの技術
つまりこのくっついた後で、櫻井先生の
研究しているサテライト細胞作成の遺伝子に
治った遺伝子を書き込み、治療をすると
治るのではないか？という事に繋がるのです。
すでにiPS細胞とゲノム編集をマウスで行い
治療には成功しているとのこと
臨床の段階まではきているとのこと。
更に堀田先生が目指しているのはゲノムの手術
先程のクリスパーキャス9は長いゲノムの
1か所を狙って切る事が出来るが
あとはいかにして患者さんの細胞に
クリスパーキャス9を送り届けるか？
このような技術の開発を今堀田先生は行っている。
それを使えば注射でクリスパーキャス9を
来るんだマイクロカプセルを
患者さんの筋肉に打ち込んで
細胞の中に入ってジストロフィンの
遺伝子を見つけて切って治してやって
治療に結び付けられるかもしれない
という研究を行っています
まだまだ年数はかかるとのことです。
ガンにしても、iPS細胞とゲノム編集を使い
うまくがん細胞をやっつけられないか
という研究を行われている。
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