COLUMNコラム

2022年8月22日

iPS細胞ってどうやって作るの？作り方を簡単に解説！

iPS細胞はinduced pluripotent stem cellの略で、「人工多能性幹細胞」といいます。つまり、自然に生じる細胞ではなく人の手で作られた細胞です。

どのような種類の細胞にも変化できる能力を持っているiPS細胞は、リプログラミング（細胞の初期化）をおこなって作られています。

リプログラミング（細胞の初期化）とは

iPS細胞の原料は組織から取り出した細胞で、通常、他の種類の細胞にはなれません。例えば、骨髄に多く存在する造血幹細胞は血液系細胞を作り出しますが、神経などの異なる細胞に変化することはできないのです。

しかし、組織から抽出した細胞に「リプログラミング（細胞の初期化）」という作業をおこなってiPS細胞を作ることで、多能性を持たせることができるようになったのです。

リプログラミングの種類

リプログラミングとは、複数の遺伝子（Oct3/4、Sox2、Klf4、c-Myc等）を細胞に導入すること。Oct3/4、Sox2、Klf4、c-Mycという4つの遺伝子は、最初にiPS細胞を樹立した山中伸弥教授にちなんで「山中因子」と呼ばれています。

山中因子を細胞に導入する方法について詳しくみていきましょう。

【ウイルスベクター】
初めてiPS細胞が樹立された際には「ウイルスベクター」という道具が用いられました。ウイルスが細胞に感染する際のメカニズムを利用して、ゲノムに山中因子を組み込む方法です。ウイルスベクターを用いた方法は、安定的に山中因子が産生されるためとても効率が良いものです。ウイルスと聞くと怖いかもしれませんが、病原性を持たないように改変されたものが用いられています。

しかし、ゲノムにもともと備わっていた遺伝情報を傷つけたり、長期にわたって山中因子が残存し続けることで、腫瘍の発生が起こる可能性などが問題視されるようになりました。

山中因子はiPS細胞を作るときにのみ必要であって、安全性の観点からその後は細胞から消失したほうが都合が良いと言えます。そこで、ゲノムへの損傷リスクが低く、長期にわたって残存しない方法が模索されるようになったのです。

【プラスミドDNA】
プラスミドとはもともと細菌や酵母で発見された環状DNAで、ゲノムとは独立して遺伝情報を保持しています。

プラスミドDNAを用いた方法は、ウイルスベクターのようにゲノムに入り込むことはないため、遺伝情報への損傷を抑えながら効率よく山中因子を導入することが可能となりました。

それでもDNAは細胞内で長期間安定的に存在するため、細胞に思わぬ損傷を与えるリスクを完全に否定することはできませんでした。

【mRNA】
山中因子をmRNAとして細胞に導入する方法は、細胞内で速やかに分解されるため、残存性という問題点がクリアされます。また、効率よく山中因子を導入することができて、安全性も高い方法であると考えられます。

まとめ

リプログラミングの過程に必要な山中因子の導入方法を中心にみてきました。

mRNAを用いた方法は導入効率が高いことと、残存リスクが低く安全性が高いというバランスの良いリプログラミング方法で、再生医療利用に適した方法であると言えそうです。