「人工体細胞からヒト多能性幹細胞を培養する」ことは人間にとってどのような意義があるのでしょうか？

最近、中国の科学者による最新の成果である「体細胞の誘導によるヒト多能性幹細胞の培養」がネイチャー誌に掲載されました。これは大きな進歩です。山中伸弥ほどセンセーショナルではないかもしれませんが、業界にとって大きな進歩だと考えられています（もちろん、まだ解決すべき問題がいくつかあります）。

この研究の要約は次のとおりです。

1. この研究により、多能性幹細胞の誘導期間が約 3 日間早まり、誘導多能性幹細胞の分化能力が向上しました。

2. この研究では、単一細胞シーケンス技術を革新的に組み合わせて、分化能の強い細胞を見つけるのに役立ち、幹細胞研究に新たなアイデアをもたらします。

3. この研究にはまだいくつかの欠点があり、ノーベル賞はナンセンスです。

この長い記事について、5つの側面からお話ししたいと思います。

01. 幹細胞と幹細胞性

人間は受精卵から始まり、最終的には完全な個体へと成長します。

このプロセスは、従来の生理学的な意味では不可逆的です。

このプロセスには細胞の増殖と分化も伴います。前者は 1 つの細胞が多くなる過程であり、後者は細胞がさまざまな種類の細胞に特化する過程です。たとえば、神経細胞と赤血球は非常に異なります。

現在の知識によれば、これには細胞の幹細胞性の段階的な低下が伴います。ここでのいわゆる幹性は、潜在的な株として理解することができます。幹細胞性が強ければ強いほど、細胞が分化できる細胞の種類は多くなります。

その中でも受精卵は最も強く、そのまま個体に成長することができ、当然あらゆる種類の細胞に成長することができます。しかし、造血幹細胞は血液細胞しか作ることができず、神経細胞に成長することはできません。

臍帯血が万能であると考える素人がいるのと同じように、それはナンセンスです。

そこで疑問になるのが、成人から幹細胞をどうやって入手するかということです。

02. ヒト幹細胞はどうやって入手するのですか？ ——人工多能性幹細胞の起源

前述のように、発達に伴って幹細胞の数は減少し、幹細胞性が弱まってきます。成人になる頃には、幹細胞は基本的にほとんど残っていません。さらに、これらの幹細胞は基本的に十分な幹細胞ではなく、特定の細胞（造血幹細胞など）にしか分化できません。他の臓器には幹細胞が存在しない可能性もあります。例えば、有名な心筋幹細胞は後に偽物であることが証明されました。

しかし、医療生物学者にとって、幹細胞は本当に必要なのです。短期的には科学研究のためであり、長期的には人類の利益のためです。考えてみてください。幹細胞を使えば、望む臓器を何でも手に入れることができます。しかも、拒絶反応を心配する必要はまったくありません。なぜなら、それはあなた自身の肉だからです。

そのため、ヒト幹細胞をいかに入手するかが緊急の課題となっている。どうやって入手するのですか?

1. 人類の発達の初期段階でそれを入手することは違法であり、殺人に等しい可能性もあるため、実行可能ではありません。

2. クローンという新しい人物を作成します。

しかし、このプロセスは人類をゼロからやり直すことに等しく、倫理的に受け入れられないだけでなく、実際のところ、人間のクローンはこれまで成功しておらず、これは少し意外なことかもしれません。なぜなら、SF映画や民間文学では、クローンは長い間、邪悪な人々や裕福な人々だけのものだったからです。しかし、実際には人間のクローンを作るのは非常に困難です。人間どころかサルのクローン作成に成功したのは2018年になってからだった。

3. 細胞を元に戻して幹細胞に変える他の方法はありますか?

有名な山中伸弥がやったことです。

実は山中伸弥も強制されたのだ。

彼がマウスで研究していたとき、幹細胞が大量に発生しました。結局、ネズミは望むだけいたのです。しかし、人間を対象に研究を始めたとき、彼はヒトの幹細胞が見つからないことに気づいた。結局のところ、人間の幹細胞は金よりも貴重です。

他に方法はなく、山中伸弥は自分で問題を解決するしかなかった。最終的に、彼は人間の細胞に特有の成分を使って細胞を逆転させるというアイデアを思いつきました。

これは有名な山の要因です。実際のところ、このプロセスは非常に退屈で、単に繰り返し試行するだけです。麺にさらに水を加えて、さらに麺に水を加えて、何度も試行錯誤した結果、最終的に合計 4 つの要素が実現可能になりました。

その中には、がん因子c-myc、転写因子KLF4などがあります。

この発見は画期的なものだったので、山中伸弥氏はこの発見の数年後にノーベル賞を受賞し、ノーベル生理学・医学賞の記録をほぼ破りました。結局のところ、この賞の検証サイクルは非常に長いです。

03. 人工多能性幹細胞の問題点

すべてが完璧であるように思われ、人間はまた空想せずにはいられません。しかし、業界にはまだ問題が残っています。

1. これらの要因は危険である

山中因子には癌因子とウイルス因子の両方が含まれています。はっきり言って、これは実践ではなく、科学研究にしか使えません。

結局のところ、これらの因子が人体に入ると、ウイルス因子は言うまでもなく、簡単に癌を引き起こす可能性があります。そのため、山中伸弥の研究は常に科学研究の段階にとどまっています。

そこで、もっと簡単な方法があるのではないかと考えた人もいるのではないでしょうか。日本の女性科学者が想像力を駆使し、例えば酸性のものを食べて細胞を刺激するという新しい誘導法を開発した。結局、酸っぱい男の子と辛い女の子。

彼女はまた、この遺伝子に「刺激誘発性多能性獲得（STAP）」という適切な名前を付けました。当時、世界中が驚きました。これほど高度な生物学がこれほど荒っぽいものになるとは誰も予想していなかった。

しかし、結局TMは詐欺であったことが確認されました。そこで彼女の指導者は自殺し、彼女は映画を作るよう誘われたのです。彼女は小保方晴子さんでした。

しかし、他社の改善プロセスは今も進行中ですが、要素の調整など、はるかに慎重です。とにかく、いじくり回すだけです。

2. この幹細胞はあまり良くない

人工多能性幹細胞は称賛されているものの、実際にはこれらの細胞にはいくつかの問題があります。

つまり、乾燥が不十分なのです。

山中伸弥博士が誘導した多能性幹細胞は、発育5～6日目の受精卵の状態に相当します。全能性幹細胞とは異なり、その発達の可能性は比較的限られています。

この時点で、細胞は実際にかなりの程度まで分化しています。

直感的に説明すると、ipsc は個体に成長することはできず、体内で胎盤を成長させることもできません。

そこで科学者たちは、人工多能性幹細胞をもう少し前進させる方法はあるのだろうかと考えました。

これが今回の中国科学者によるNature誌の結果です。

04. 幹細胞性を高めた人工多能性幹細胞

このネイチャーの記事は、中国科学院、深センBGI生命科学研究所、その他の機関から提供されたものである。

簡単に言えば、人工多能性幹細胞の幹細胞性期間を 3 日間早めるということです。今回誘導された多能性幹細胞は、発生3日目のヒト受精卵の胚細胞に相当し、前回のノーベル賞で誘導された幹細胞よりも2～3日早いのです！

この数日間の短い時間を過小評価しないでください。受精卵の発育期間中は、時間は時間単位で計算されます。数時間の違いが妊娠の質に大きな違いを生む可能性があります。

基本的に、ほとんどの臓器に発達することができます。

逆に体外受精をする場合は8個の細胞が利用可能だからです。

今回、幹細胞開発を進めることができたのは、実は単一細胞技術のおかげです。シングルセルシーケンス技術とは何ですか?かなり複雑ですが、一般的に言えば、より洗練された細胞の分解として理解することができます。

たとえば、一般的には人間の細胞は数十種類しかないと考えられていますが、実際には研究により数千種類もある可能性があることが判明しています。例えば、心臓一つにさえ、数十種類の細胞が存在し、これが新しい分類方法なのです。

分類は外見ではなく遺伝子発現に基づいて行われます。しかし、この技術はまだ比較的高価なので、BGI には余裕がありますが、私には無理です。昨日もバイオ系の会社から推薦を頂きました。

今回、研究者らはDNBelab C4プラットフォームを使用し、その後DNBSEQシーケンシング技術を使用して細胞を分類し、幹細胞性が高い細胞を選び出すことができました。

具体的なプロセスは以下のとおりです

まず細胞を誘導し、次に単一細胞シーケンススクリーンを開始します。

これは選択された細胞のクロマチンマップです（とても美しいので、学習し始めました）

これは4CLナイーブPSCと8CLCのトランスクリプトームプロファイルです

きっと混乱しているでしょう？これらの写真は専門家向けです。知っておくべきことは、受精後3日目の卵子と同等の潜在能力を持つ細胞が見つかったということだけです。

05. 何か問題はありますか？

もちろん、この言葉を常に覚えておいてください。この世に完璧な科学的研究は存在しないのです。

この研究にもいくつか問題がある。

1. 乾燥の問題

この記事の辛口さに関する現在の推測はあまりにも理想主義的です。実際のところ、その乾燥を裏付ける証拠は現時点では不十分です。

つまり、今回発見された幹細胞はすごいと多くの人が思っているが、実はこれらは単なる推測に過ぎず、記事では何の証拠も示されていないのだ。だから残念です。

もちろん、将来的にさらなる証拠が見つかれば、それは可能になるかもしれません。

2. この記事にはさらなる検証が必要だ

今回使用した条件は、以前に発表された論文とは異なるため、以前の研究と比較することはできません。これは査読者の意見でもあるので、これを検証するにはさらに調査が必要になります。

3. 人工多能性幹細胞の根本的な問題は解決されていない

この記事は、前述の人工多能性幹細胞の自然な欠陥については触れていないため、応用価値はありません。しかし、それは科学的研究のための対応する基盤を提供することができます。

それでは、未来を楽しみにしましょう。