幹細胞とは何か

幹細胞とは、不定期に分裂（自己複製）する能力を持つ細胞のことで、多くの場合、生物の一生を通じます。 適切な条件、あるいは適切なシグナルが与えられると、幹細胞は生物を構成するさまざまな種類の細胞を生み出す（分化する）ことができます。 つまり、幹細胞は、心臓細胞、皮膚細胞、神経細胞など、特徴的な形と特殊な機能を持つ成熟した細胞に成長する可能性を持っているのです。 幹細胞を定義するために使用される用語の多くは、生体内（in vivo）、特定の実験条件下（in vitro）、または生体内移植後の細胞の挙動に依存しており、しばしば幹細胞が由来する組織とは異なる組織に移植されることがあります。

たとえば、受精卵は、胚を構成するすべての細胞や組織を生み出し、子宮内での発生を支える可能性があるため、全体を意味するラテン語のtotusから、totipotentであると言われています。 受精卵は分裂・分化を繰り返し、成熟した生物を生み出す。 ヒトを含む成人の哺乳類は、200種類以上の細胞から構成されています。 神経細胞（ニューロン）、筋肉細胞（ミオサイト）、皮膚（上皮）細胞、血液細胞（赤血球、単球、リンパ球など）、骨細胞（オステオサイト）、軟骨細胞（コンドロサイト）などである。 その他、胚の発生に必須であるが、胚の体内に取り込まれない細胞として、胚外組織、胎盤、臍帯がある。 4250>

多くの科学者は、中胚葉、内胚葉、外胚葉という3つの胚葉層すべてに由来する細胞を生み出すことができる幹細胞を、多能性という用語で表現している。 この3つの生殖細胞層は、身体のすべての細胞の胚発生の源です（図1.1「ヒトの組織の分化」を参照）。 身体を構成する多種多様な特殊細胞は、すべてこれらの生殖層のいずれかに由来する（表1.1参照）。 分化した組織が発生する胚葉層）。 「プルリ（Pluri）とは、ラテン語のpluresに由来し、複数の、多数のという意味である。 4250>

一能性幹細胞とは、通常、成体生物の細胞に適用される用語で、問題の細胞が1つの系統に沿ってのみ分化できることを意味します。 “Uni “はラテン語で1つを意味するunusに由来する。 また、分化した損傷を受けていない多くの組織の成体幹細胞は、通常、単能性であり、正常な状態では1種類の細胞のみを生じさせるのかもしれない。 このプロセスにより、組織の自己再生が定常状態に保たれるのだろう。 しかし、組織が損傷し、複数の種類の細胞の交換が必要になった場合、多能性幹細胞は損傷を修復するために活性化されるかもしれません。

胚性幹細胞はその起源、つまり胚盤胞と呼ばれる胎児の発生の初期段階の1つから定義されています。 具体的には、胚性幹細胞は、子宮壁に着床する前の段階の胚盤胞の内部細胞塊に由来します。 4250>

成体幹細胞は、分化した（特殊化した）組織に存在する未分化（非特異化）細胞であり、自己更新して特殊化し、元となった組織のすべての特殊な細胞種を生み出すことができる。 成体幹細胞は、生体の一生を通じて自己再生が可能である。 成体幹細胞は、骨髄、血流、目の角膜や網膜、歯髄、肝臓、皮膚、消化管、膵臓などで発見されている。 胚性幹細胞とは異なり、現時点では、体のすべての細胞を形成することができる分離した成体幹細胞は存在しない。 つまり、現時点では、多能性を持つ成体幹細胞の証拠はありません。

図 1.1. ヒト組織の分化

(© 2001 Terese Winslow, Caitlin Duckwall)

表1.1. 分化組織が発生する胚性生殖層

胚性生殖層	分化組織
Endoderm	Thymus Thyroid, parathyroid gland Larynx, trachea, 肺 膀胱、膣、尿道 消化器（GI）（肝臓、膵臓） 消化管の裏打ち 呼吸管の裏打ち
中胚葉	骨髄（血液） 副腎皮質 リンパ系組織 骨格, 平滑筋、心筋 結合組織（骨を含む。 軟骨） 生殖器 心臓と血管（血管系）
外胚葉	皮膚 神経組織（神経外胚葉） 副腎髄質 下垂体 頭部と顔の結合組織 目、耳