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幹細胞研究

第2回 幹細胞の臨床応用 臨床応用に向けた幹細胞操作法開発における現状と課題

谷口英樹

Frontiers in Gastroenterology Vol.16 No.1, 62-71, 2011

Summary
 膵島(pancreatic islet)を分離し,1型糖尿病の治療に用いる膵島移植(islet transplantation)の臨床的効果が確認されたことから,膵臓を対象とした幹細胞操作法の開発に大きな期待が集まりつつある。再生医学の基盤科学である幹細胞生物学領域では,フローサイトメトリーを利用した精度の高い細胞分離法を用いた膵幹細胞(pancreatic stem cell)の選択的分離と特性解析や,膵β細胞の更新機構について理解が大きく進みつつある。また,細胞分化の可塑性(plasticity)についての検討も行われるようになってきており,インスリン分泌細胞の異所性誘導なども開発課題になってきている。一方,iPS細胞樹立法など革新的な細胞操作技術にも飛躍的な進歩がみられており,臨床応用に向けた幹細胞操作法の開発が多角的に展開されつつあるといえる。

はじめに

 膵島移植(islet transplantation)が確立されてきたことから,糖尿病は「細胞による治療」の有効性が臨床的に確認された数少ない疾患の1つとして,再生医療の標的疾患としてきわめて重要な位置を占めつつある。現時点における再生医学の糖尿病に対する主要なアプローチは,膵幹細胞(pancreatic stem cell)のin vivoにおける分化制御,胚性幹(ES)細胞やiPS細胞など多能性幹細胞のin vitroにおける膵β細胞への分化誘導,分化転換(transdifferentiation)の利用などである。いずれの手法においても,現時点においては基礎的な研究成果は着実に積み重ねられているものの,臨床応用技術の開発においては萌芽的段階に留まっているのが現状である。本稿では,「糖尿病の再生医療の実現化」に向けて,確立されつつある基盤科学と解決しなければならない課題を明らかにし,臨床応用へ向けた展望について多角的に紹介する。

膵臓における組織幹細胞の分離・同定

 「糖尿病の再生医学」を目標とした場合には,膵臓における幹細胞システムの解明が最も重要な基盤研究である。これまでに,膵幹細胞(pancreatic stem cell)を同定するために数多くの試みが成されてきたが,最近になってようやくその明確な実体が徐々に明らかになりつつある。
 膵臓を構成する細胞には,ランゲルハンス氏島(膵島)を形成する4種の内分泌細胞(β細胞,α細胞,δ細胞,γ(PP)細胞)と,外分泌細胞,膵管細胞がある。これらの複数の細胞群はすべて膵幹細胞(pancreatic stem cell)から分化・派生してくるものと考えられている(図1)。

 われわれは,個体中に極少数しか存在しない造血幹細胞を純化する手段として,FACS(fluorescence activated cell sorting)と蛍光標識モノクローナル抗体を用いた精度の高い細胞分離法を確立し,その機能解析を行ってきた1)。そこで,同様の実験手法を用いて,単離した膵細胞集団の中から,少数しか存在せず,かつ形態によって区別することが難しい膵幹細胞を純化・回収し,それらの機能解析を行うことを試みている3)4)。
 まず,膵幹細胞の解析系としてin vitroにおけるコロニーアッセイ法を確立し,クローン性コロニーを形成する新生児膵細胞(epithelial-like colony:EC)を効率よく誘導可能な培養条件を見出した(図2-A)2)。

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