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文献詳細
特集 iPS細胞と神経疾患
ヒトiPS細胞の再生医療および創薬研究への応用の現状と展望
著者： 早川堯夫1 水口裕之23
所属機関： 1近畿大学薬学総合研究所 2大阪大学大学院薬学研究科 3独立行政法人医薬基盤研究所
ページ範囲：P.47 - P.57
文献概要
はじめに
2007年にヒト人工多能性幹細胞（human induced pluripotent stem cells：hiPScs；以下，ヒトiPS細胞）が山中らにより発明されて以来早5年が経過した。これは，分化したヒト細胞をリプログラミング（初期化）できることを示したものであり，ヒト細胞の分化・脱分化が人為的に自在に操作できる可能性を示唆する金字塔である。その活用により，生命現象解明のための基礎研究，病因や発症機構解明などの医学研究，毒性・薬効評価系確立などを通した創薬研究，さらに再生医療の実用化にも無限の可能性が拓かれた。
ヒトiPS細胞は，胚性幹（embryonic stem：ES）細胞と異なり倫理的な問題が少なく，また自己iPS細胞由来の製品では，ドナーとレシピエントが同一人であり，移植した場合の拒絶反応の回避が期待できるなど，再生医療のための素材として大きな脚光を浴びている。ヒトiPS細胞による再生医療の本格的な実用化には時間を要すると思われるが，一部では着実な進展もみられている。一方，創薬研究のためiPS細胞に由来する細胞アッセイ系を活用しようとするアプローチは，再生医療用製品におけるような安全性の観点からの課題を多くの場合考慮に入れる必要はなく，より早期の実用化が期待されている。本稿では，主にわが国での再生医療および創薬研究（医薬品開発研究）へのヒトiPS細胞の応用に関する現状と今後の展望について解説する。
2007年にヒト人工多能性幹細胞（human induced pluripotent stem cells：hiPScs；以下，ヒトiPS細胞）が山中らにより発明されて以来早5年が経過した。これは，分化したヒト細胞をリプログラミング（初期化）できることを示したものであり，ヒト細胞の分化・脱分化が人為的に自在に操作できる可能性を示唆する金字塔である。その活用により，生命現象解明のための基礎研究，病因や発症機構解明などの医学研究，毒性・薬効評価系確立などを通した創薬研究，さらに再生医療の実用化にも無限の可能性が拓かれた。
ヒトiPS細胞は，胚性幹（embryonic stem：ES）細胞と異なり倫理的な問題が少なく，また自己iPS細胞由来の製品では，ドナーとレシピエントが同一人であり，移植した場合の拒絶反応の回避が期待できるなど，再生医療のための素材として大きな脚光を浴びている。ヒトiPS細胞による再生医療の本格的な実用化には時間を要すると思われるが，一部では着実な進展もみられている。一方，創薬研究のためiPS細胞に由来する細胞アッセイ系を活用しようとするアプローチは，再生医療用製品におけるような安全性の観点からの課題を多くの場合考慮に入れる必要はなく，より早期の実用化が期待されている。本稿では，主にわが国での再生医療および創薬研究（医薬品開発研究）へのヒトiPS細胞の応用に関する現状と今後の展望について解説する。
参考文献
1) Haruta M, Sasai Y, Kawasaki H, Honda Y, Takahashi M, et al: in vitro and in vivo characterization of pigment epithelial cells differentiated from primate embryonic stem cells. Invest Ophthalmol Vis Sci 45: 1020-1025,2004
2) Lund RD, Kwan AS, Keegan DJ, Coffey PJ, Lawrence JM, et al: Cell transplantation as a treatment for retinal disease.Prog Retin Eye Res 20: 415-449, 2001
3) Osakada F, Ikeda H, Sasai Y, Takahashi M: Stepwise differentiation of pluripotent stem cells into retinal cells. Nat Protoc 4: 811-824, 2009
4) Hirami Y, Osakada F, Takahashi K, Yoshimura N, Takahashi M, et al: Generation of retinal cells from mouse and human induced pluripotent stem cells.Neurosci Lett 458: 126-131, 2009
5) Okita K, Matsumura Y, Takahashi M, Takahashi J, Yamanaka S, et al: A more efficient method to generate integration-free human iPS cells. Nat Methods 8: 409-412, 2011
6) Nishida K, Yamato M, Hayashida Y, Okano T, Tano Y, et al: Corneal reconstruction with tissue-engineered cell sheets composed of autologous oral mucosal epithelium. N Engl J Med 351: 1187-1196, 2004
7) Sumide T, Nishida K, Yamato M, Okano T, Tano Y, et al: Functional human corneal endothelial cell sheets harvested from temperature-responsive culture surfaces. FASEB J 20: 392-394, 2005
8) Sakurai M, Hayashi R, Kageyama T, Yamato M, Nishida K: Induction of putative stratified epithelial progenitor cells in vitro from mouse-induced pluripotent stem cells. J Artif Organs 14: 58-66, 2011
9) Yoshida S, Shimmura S, Nagoshi N, Okano H, Tsubota K, et al: Isolation of multipotent neural crest-derived stem cells from the adult mouse cornea. Stem Cells 24: 2714-2722, 2006
10) Freed CR, Greene PE, Breeze RE, Eidelberg D, Fahn S, et al: Transplantation of embryonic dopamine neurons for severe Parkinson's disease. N Engl J Med 344: 710-719, 2001
11) Takagi Y, Takahashi J, Nakatsuji N, Sasai Y, Hashimoto N, et al: Dopaminergic neurons generated from monkey embryonic stem cells function in a Parkinson primate model. J Clin Invest 115: 102-109, 2005
12) Ono Y, Nakatani T, Sakamoto Y, Takahashi J, Imai T, et al: Differences in neurogenic potential in floor plate cells along an anteroposterior location: midbrain dopaminergic neurons originate from mesencephalic floor plate cells. Development 134: 3213-3225, 2007
13) Ogawa Y, Sawamoto K, Miyata T, Toyama Y, Okano H, et al: Transplantation of in vitro-expanded fetal neural progenitor cells results in neurogenesis and functional recovery after spinal cord contusion injury in adult rats. J Neurosci Res 69: 925-933, 2002
14) Iwanami A, Kaneko S, Nakamura M, Toyama Y, Okano H, et al: Transplantation of human neural stem cells for spinal cord injury in primates. Neurosci Res 80: 182-190, 2005
15) Kumagai G, Okada Y, Yamane J, Nakamura M, Okano H, et al: Roles of ES cell-derived gliogenic neural stem/progenitor cells in functional recovery after spinal cord injury. PLoS One 4: e7706, 2009
16) Seki T, Yuasa Y, Egashira T, Hasegawa M, Fukuda K, et al: Generation of induced pluripotent stem cells from human terminally differentiated circulating T cells. Cell Stem Cell 7: 11-14, 2010
17) Li W, Yamashita H, Hattori F, Sano M, Fukuda K, et al: Simple autogeneic feeder cell preparation for pluripotent stem cells. Stem Cell Res 6: 83-89, 2011
18) Shimoji K, Yuasa Y, Hattori F, Ogawa S, Fukuda K: G-CSF promotes the proliferation of developing cardiomyocytes in vivo and in derivation from ES and iPS cells. Cell Stem Cell 6: 227-237, 2010
19) Hattori F, Chen H, Yamashita H, Makino S, Fukuda K, et al: Nongenetic method for purifying stem cell-derived cardiomyocytes. Nature Methods 7: 61-66, 2010
20) Kimura T, Miyoshi S, Takatsuki S, Soejima K, Fukuda K, et al: Safety and efficacy of pericardial endoscopy by percutaneous subxyphoid approach in swine heart in vivo. J Thorac Cardiovasc Surg 142: 181-190, 2011
21) 早川堯夫，梅澤明弘，澤 芳樹，大和雅之，山中伸弥，他: ヒト幹細胞を用いた細胞・組織加工医薬品等の品質・安全性確保に関する研究（その1）－（その8）． 再生医療10: 86-152, 2011
22) 早川堯夫: ヒトiPS（様）細胞加工医薬品等の品質及び安全性の確保に関する2つの指針案．医学のあゆみ239, 2011(in press)
23) Wu SM, Hochedlinger K: Harnessing the potential of induced pluripotent stem cells for regenerative medicine. Nat Cell Biol 13: 497-505, 2011
24) Inamura M, Kawabata K, Takayama K, Hayakawa T, Mizuguchi H, et al: Efficient generation of hepatoblasts from human ES cells and iPS cells by transient overexpression of homeobox gene HEX. Mol Ther 19: 400-407, 2011
25) Takayama K, Inamura M, Kawabata K, Hayakawa T, Mizuguchi H, et al: Efficient and directive generation of two distinct endoderm lineages from human ES and iPS cells by differentiation stage-specific SOX17 transduction. PLoS One 6: e21780
26) Takayama K, Inamura M, Kawabata K, Hayakawa T, Mizuguchi H, et al: Efficient generation of functional hepatocytes from human embryonic stem cells and induced pluripotent stem cells by HNF4α transduction. Mol Ther, 2011 ［Epub ahead of print］ doi: 10．1038/mt2011.234
27) Kawasaki H, Mizuseki K, Nishikawa S, Nishikawa SI, Sasai Y, et al: Induction of midbrain dopaminergic neurons from ES cells by stromal cell-derived inducing activity. Neuron 28: 31-40, 2000
28) Okada Y, Matsumoto A, Shimazaki T, Sobue G, Okano H, et al: Spatiotemporal recapitulation of central nervous system development by murine embryonic stem cell-derived neural stem/progenitor cells. Stem Cells 26: 3086-3098, 2008
29) Watanabe K, Kamiya D, Nishiyama A, Mizuseki K, Sasai Y, et al: Directed differentiation of telencephalic precursors from embryonic stem cells. Nat Neurosci 8: 288-296, 2005
30) Kamiya D, Banno S, Sasai N, Nishikawa S, Sasai Y, et al: Intrinsic transition of embryonic stem-cell differentiation into neural progenitors. Nature 470: 503-509, 2011
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