幹細胞：タイプ、用途、およびそれらが見つかる場所 - 神経心理学 - 2025

幹細胞は、すべての多細胞生物に自然に見られる細胞の一種です。それらは、あらゆるタイプの細胞に分化し、分裂してより多くの幹細胞を生成する特性によって特徴付けられます。

このタイプの細胞は、出生前から非常に重要です。2つの配偶子が結合して数日後、分裂して増殖し始め、幹細胞が分化して胚の体のさまざまな臓器や組織を生み出すようになるためです。

幹細胞の図

幹細胞の重要性は、ほとんどすべてのタイプの細胞を発生および形成するその驚くべき可能性にあります。この能力は、損傷または破壊された細胞を修復および補充するために使用できます。

現在、幹細胞の臨床応用は、パーキンソン病、アルツハイマー病、またはいくつかの先天性疾患などの複数の疾患で調査されています。さらに、整形外科医学で国際的に使用され始めている幹細胞ベースの製品がすでにあります。

幹細胞は成人にありますか、それとも子供だけですか？

幹細胞はまだ胚個体に存在しますが、量は少なく、胚期よりも可能性は低くなります。

これらの幹細胞は、骨髄、筋肉、脳などの特定の構造に存在します。それらのおかげで、損傷した細胞を置き換えることができ、臓器は正常に機能し続けることができます。

他の種類の細胞とどのような違いがありますか？

一般に、幹細胞には他の細胞と区別する3つの主要な特性があると言えます。

• 彼らは長期間再現することができます。
• 彼らは専門的ではありません。
• 彼らはあらゆる種類の細胞に特化することができます。

これらの特性により、神経変性疾患などの一部の細胞の摩耗または変性によって引き起こされる一部の疾患の治療に潜在的に有益です。

幹細胞のこれらの信じられないほどの特性は、研究者のグループがマウス胚から幹細胞を抽出することが可能であることを発見したちょうど35年前の1981年に最初に調査されました。

最初の幹細胞をヒト胚から抽出し、in vitroで培養してその機能と特性を研究したのは、マウスを用いた研究をヒトに外挿できる1998年まででした。これらの幹細胞は胚性幹細胞と呼ばれています。

2006年に幹細胞研究の歴史の中で別のマイルストーンが発生しました。研究者のグループは、ある種の細胞に特化できる幹細胞を生み出すために、いくつかの成体細胞を遺伝的に再プログラムする方法を発見しました。このタイプの幹細胞は、人工多能性幹細胞（iPS）と呼ばれます。

この35年間で幹細胞研究は大きく進歩しましたが、それらをよりよく理解し、新しい治療法の作成や人間の規範的発達の研究に使用できるようにするためには、さらに多くの研究が必要です。

幹細胞の種類

幹細胞は、成熟のレベルに応じて、誘導された胚性、胎児、成体幹細胞、および誘導された多能性幹細胞に大きく分類できます。

また、すべての幹細胞があらゆる種類の細胞に分化する可能性が同じというわけではありません。幹細胞を分化できる細胞の種類に応じて、幹細胞は次のいずれかになります。

全能性（または全能性）

モルラ、全能細胞。出典：Pidalka44彼らはあらゆるタイプの細胞に分化することができます。これらの細胞は、桑実胚（2つの配偶子の結合後に発生する一連の細胞）と理論的には胚にのみ見られますが、胚性幹細胞がすべてのタイプを発達させ、作成することはまだ達成されていません細胞の。

多能性

ヒト胚性幹細胞のコロニー。ソース：パブリックドメイン

それらは全能性幹細胞の次のステップであり、ほとんどすべてのタイプの細胞に分化することができます。胚細胞培養および誘導幹細胞は多能性です。

多能性

ラット嗅球におけるGFP陽性神経前駆細胞（緑色）の共焦点顕微鏡写真。出典：Oleg Tsupykov彼らは多種多様な細胞に分化することができますが、関連する細胞のグループに属するものだけです。たとえば、心臓の多能性細胞は、心臓を構成する組織にのみ分化できます。これらの細胞は胎児から採取することができます。

少能

未熟骨髄性（オリゴ能性）樹状細胞出典：JosefNeumüller、Sylvia EmanuelaNeumüller-Guber、Johannes Huber、Adolf Ellinger、Thomas Wagnerこれらは、たとえば同じ組織を形成するために、いくつかのタイプの細胞に分化することができます。成体幹細胞は少能性です。

単能

血液細胞型の胎児肝細胞（単能性幹細胞）。出典：ジャジェロニアン大学医科大学組織学部彼らは、1種類の細胞にしか分化できません。これらの幹細胞は、正常な成体細胞とは異なり、（分化する前に）長期間にわたって生殖特性を維持します。このタイプの幹細胞は、たとえば一部の筋肉に見られます。

胚性幹細胞

マウスの胚性幹細胞。出典：National Science Foundation

胚性幹細胞は胚から抽出されます。ほとんどは体外受精した配偶子に由来し、自然に妊娠した女性からではありません。理論的には、それらは全能性です。つまり、現時点では実験室で培養できるのは一部のタイプの細胞だけですが、それらはあらゆるタイプの細胞を生じさせる可能性があります。

幹細胞を抽出したら、培養皿に細胞と栄養物質（培地）を入れて培養を行います。培養中、細胞は成長して分裂し始め、プレートの表面全体に広がる薄い層ができます。

胎児幹細胞

胎児幹細胞。出典：Teixeira、J.、Rueda、BR、およびPru、JK、子宮幹細胞（2008年9月30日）、StemBook、ed。幹細胞研究コミュニティ、StemBook、doi / 10.3824 / stembook.1.16.1、http：//www.stembook.org。

胎児幹細胞は胎児から得られます（妊娠10週目から）。これらの細胞は胎児のほとんどの組織で見つけることができます。

これらの幹細胞は多能性です。つまり、いくつかのタイプの細胞に分化して、たとえばいくつかの類似した組織で同じ器官を形成することができます。

成体幹細胞

典型的な超微細構造の特徴を示す成体幹細胞の顕微鏡写真。出典：Robert M. Hunt、Creative Commons Attribution

皮膚、筋肉、腸、骨髄などの一部の成人組織には、増殖して同じ組織の細胞に分化し、死んだ細胞や損傷した細胞に取って代わる成人幹細胞が存在するため、貧弱です。成体幹細胞は、臍帯血にも見られます。

たとえば、骨髄には成熟した血液細胞（赤血球、白血球、または血小板）に成熟する血液幹細胞があります。

これらのタイプの細胞を用いた研究は非常に進歩しており、骨髄または臍帯血からの成体幹細胞の移植が、骨髄異形成および骨髄増殖性症候群などの血液疾患を治療するために現在行われています。

骨、軟骨および脂肪から細胞を生成する間葉系細胞などの他の成体幹細胞の治療の可能性は、関節炎などの疾患を治療するために現在調査されています。

人工多能性幹細胞

人工多能性幹細胞。ソース：ゲプスタイン研究所

人工多能性幹細胞（iPS）は、胚性幹細胞の特性を持つようにin vitroで遺伝的に再プログラムされた（皮膚などの）すでに専門化された成体細胞です。

成体細胞を再プログラムするために、それらは成体から採取され、プレート上で培養されます。そこで、特定の遺伝子で実験室で作成されたウイルスが挿入され、細胞と統合され、それらの遺伝情報が変更されます。

iPS細胞と胚細胞は多くの特徴を共有していますが、完全に同じというわけではありません。これらの違いと、iPSを作成するための新しい手順については現在調査中です。

さらなる研究が必要ですが、iPS細胞はすでに臨床試験中の薬物の効果をテストするために使用されており、近い将来の移植に有用であると期待されています。

IPS細胞移植は現在行われていません。おそらく細胞の再プログラミングに使用されている技術が原因で、一部の動物実験で癌性の形成が生じているためです。

幹細胞培養

胚盤胞、内部には幹細胞があります。出典：Gnzlndrs

幹細胞培養は100％効果的ではなく、細胞が成長または分裂しない場合があります。しかし、培養が効果的である場合、幹細胞のグループが取得され、分裂を続け、分化を開始する新しい集団が作成されます。幹細胞は、プロセスのどの時点でも凍結して保存できます。

培養中、幹細胞は自発的にグループ化し、あらゆる種類の組織（筋肉、神経系…）に特化します。彼らが特殊化できることは、細胞が良好な状態に保たれていることの印ですが、理想的には、特殊化プロセスは特定の細胞集団を作成するために研究者によって制御されます。

胚性幹細胞の分化を制御するために、研究者は培地、四角、または細胞自体の化学組成を、それに特定の遺伝子を挿入することによって調節します。

複数の研究を通じて、どのパラメータを変更する必要があるか、および特定の細胞培養を作成するためにそれをどのように行うかを示すプロトコルが作成されています。

現在のところ、胚性幹細胞の移植は人間では行われていません。動物を使ったいくつかの研究では、それらが癌の発生につながる可能性があることが観察されています。まだ研究が進行中であり、彼らは将来の治療法に大きな期待を持っています。

幹細胞治療

現在、最も研究され、実際に使用されている幹細胞の臨床使用は、骨髄または臍帯からの血液幹細胞（造血）の移植です。それらは、血液および免疫系の問題を治療するため、ならびに化学療法または放射線治療後に損傷した細胞を再生するために使用されます。

ヨーロッパでは毎年26,000人以上が造血幹細胞移植を受けています。現在移植で治療できる疾患は次のとおりです。

白血病とリンパ腫

• 急性骨髄性白血病。
• 急性リンパ芽球性白血病。
• 慢性骨髄性白血病。
• 慢性リンパ芽球性白血病。
• 若年性骨髄単球性白血病。
• ホジキンリンパ腫。
• 非ホジキンリンパ腫。

骨髄に関連する疾患

• 重度の再生不良性貧血。
• ファンコーニ貧血。
• 発作性夜間血色素尿症。
• 純粋な赤血球無形成症。
• 先天性血小板減少症/無巨核球症。
• 骨髄増殖性および骨髄異形成症候群。
• 多発性骨髄腫。

遺伝性免疫系疾患

• 重症複合免疫不全症。
• ウィスコットアルドリッチ症候群。

ヘモグロビン症（赤血球の病気）

• ベータサラセミアメジャー。
• 鎌状赤血球症

遺伝性代謝疾患

• クラッベ病。
• ハーラー症候群。
• 副腎白質ジストロフィー。
• 異染性白質ジストロフィー。

他のアプリ

幹細胞移植の別の用途は、皮膚移植です。このアプリケーションは、幹細胞がどのように機能するかを実際に理解する前から使用されているため、おそらく最も古いアプリケーションです。

皮膚移植は通常、人が皮膚の広い領域を損傷した極端な場合にのみ行われます。

最初の皮膚移植は1970年に行われ、それ以来技術は洗練されてきましたが、移植された皮膚は毛包や汗腺を発達させることができないため、まだ長い道のりがあります。

ホロクラール

ヨーロッパで承認された幹細胞の最新の用途は、ホロクラールです。これは、角膜が創傷であろうと火傷であろうと、角膜が被った損傷を修復する治療です。

手順は、角膜の修復を担当する良好な状態の輪部細胞の小さな部分を抽出し、それらが患者の目に移植できる薄い角膜層を形成するまで実験室で培養することで構成されています。

組織再生

幹細胞の他の可能な応用は臨床試験で調査されています。研究で見つかった主な用途は、組織や臓器の再生、損傷の治療、心血管疾患の治療、脳疾患の治療です。

組織や臓器の再生に幹細胞を使用することは、おそらく最も研究されているアプリケーションです。臓器や組織が幹細胞から作成される場合、それらを必要とする人々に移植することができます。実際、幹細胞を含む最初の腎臓はすでに作成されており、結果は有望です。

心血管疾患

心血管疾患の治療における幹細胞の使用に関する研究結果も非常に励みになります。

2013年、マサチューセッツ総合病院（米国）の研究者グループは、マウスに移植され、適切に機能するヒト幹細胞の一部から血管を作成しました。現在、研究は進行中で、安全に人間に適用することを試みています。

脳疾患

パーキンソン病やアルツハイマー病などの脳疾患の治療のための幹細胞の使用は、分化の可能性のために胚性幹細胞を使用して研究されています。研究はまだ非常に初期の段階ですが、結果は有望に見えます。

幹細胞の研究は、疾患の治療だけでなく、健康な細胞の正常な発達を理解し、細胞分裂や分化などのいくつかのプロセスをよりよく理解するためにも研究されています。

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