“幹細胞”は“脱水細胞”ですか?

本稿では、“幹細胞は脱水して除去した細胞であるか”という問いに答え、幹細胞名の中の“幹”が幹であることの意味を説明し、ヒト細胞の起源、幹細胞の分類、非対称分裂の特性と生理的作用、疾患治療と自家臓器培養における幹細胞の応用の展望を紹介した。

“幹細胞”は“脱水細胞”ですか?

“幹細胞”は“脱水した細胞”です。

幹細胞という名前は、カリカリの真空乾燥フルーツチップ、インスタントラーメンの脱水野菜パック、店頭に並ぶ鮮やかなボトル入りの乾燥花を連想させる。幹細胞は“脱水した細胞”なのでしょうか。いいえ、細胞が脱水すると、軽いものは機能に影響し、重いものは死にます。

実は、“幹細胞”という名詞の中で、“幹”は“乾燥”の“幹”ではなく、“幹”の“幹”である。“幹細胞”とは、さまざまな種類の“細胞”の枝を発芽させることができる“木幹細胞”のことです。

人体には200種類以上の細胞があります。酸素を運ぶ赤血球、栄養を吸収する小腸絨毛上皮細胞、世の中を見る光受容体細胞、心臓を鼓動させる心筋細胞などがあります。これらの異なる種類の細胞はすべて受精卵から分化しています大きな木には幹があり、枝が花になるようなものです。受精卵は絶えず“分岐”し、人体の様々な細胞を形成することができるので、“幹細胞”と呼ばれ、単に“幹細胞”と呼ばれます。受精卵は体内のあらゆる種類の細胞を形成することができるので、“全能性幹細胞”と呼ばれています。

受精卵は徐々に完全な生命に発達し、様々な組織の細胞を形成する。受精卵のように体内のすべての細胞になることはできませんが、複数の細胞または1種類の他の細胞を形成する能力を保持している“残留部隊”が様々な組織に“駐留”しているので、“残留部隊”細胞はまだ分岐することができる木幹細胞のようなものです。しかし、“全能性幹細胞”とは言えず、様々な細胞を形成できるものを“多能性幹細胞”と呼び、一つの細胞を形成できるものを“特殊性幹細胞”と呼びます。

生物の多くの細胞は絶えず死んでいます例えば、ヒトの皮膚の最も外側の上皮細胞は、外部からの絶え間ない摩耗のために、約28日ごとに交換する必要があります。栄養を吸収する小腸絨毛上皮細胞は、食品残渣や消化液に浸されているため、小腸内の多数の細菌と接触しているだけでなく、小腸の蠕動によって絶えず摩擦され、寿命は非常に短く、2、3日ごとに更新する必要があります。これらの“短命”細胞は、“多能性”または“特異性”幹細胞に置き換えられる。細胞が世代交代する必要があるとき、これらの“多能性”または“特殊性”幹細胞は増殖し、必要な新しい細胞に変化し、タイムリーに補充されます。

しかし、個々の組織にある“多能性”や“特殊性”幹細胞の数は限られており、補充できなければ1つ以下を使わず、遅かれ早かれ使い果たされてしまいます。幸いなことに、幹細胞にはもう一つの“能力”があります。それは“本当の姿”を保つことです。すなわち、幹細胞が分裂すると、2つの異なる細胞が生成されることができます。1つは代替細胞を生成するために使用され、それは絶えず増殖し変化し、最終的には代替細胞の数千を形成します。もう1つは同じままで、元の幹細胞の“真の体”と同じです。この“非対称分裂”の方法で自分自身を複製することは、死んだ細胞を補充する必要性を満たし、幹細胞を“無尽蔵”にすることができます。

幹細胞はこれらの能力を持っていますが、体が正常な時にしか機能せず、いくつかの病気の状態では“心が足りない”ことになります。例えば、1型糖尿病の人では、膵臓のインスリン産生細胞が十分ではありませんが、幹細胞はそれらを完全に補充することができません。心筋梗塞の人では、虚血で死んだ心筋細胞の多くは完全に置き換えることができません。パーキンソン病の人では、脳のドーパミン(神経情報を伝達する物質)を分泌する細胞が多く死にますが、患者の脳はそれらを効果的に置き換えることができません。体内の幹細胞を“活性化”したり、体外から新しい幹細胞を導入することができれば、これらの病気を治療できるかもしれません。

実際、多くの失明者は視力回復のために角膜移植、腎不全患者は腎臓移植、肝壊死患者は肝臓移植など、細胞だけでは満足できません。しかし、これらの組織や臓器は現在、他人からの寄付しか得られず、毎年多くの患者が臓器を待つことなく亡くなっています。幹細胞はあらゆる種類の細胞に分化することができるので、患者自身の幹細胞を使って体外で既製の角膜、皮膚、血管、さらには心臓に成長させることができれば、どの臓器を変えたいか、どの臓器を変えることができ、異種臓器移植による組織拒絶反応の問題を避けることができます。なんと魅力的な展望でしょう!