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薬品だけで皮膚の細胞を心臓の細胞に変えることに成功

ウイルスなどを用いた形質導入や形質変換などの遺伝的な操作を行わず、試薬だけで細胞を変換することに成功したという論文がGladstone instituteよりありました。scienceとcell stem cellから公開されました。scienceの方では皮膚の細胞を心筋に、cell stem cellでは神経幹細胞へと変換できたそうです。今回は両方を簡単に紹介します。

以前からも皮膚の細胞を心筋や神経幹細胞に変換するすることは可能でした。しかしそれには遺伝的な操作が必要なのですが、これが非常にめんどくさいし、結構お金もかかる。しかもiPS細胞を作るの使われるc-Mycなどはがん遺伝子として悪名高く、点変異を引き超す確率も高く、安全性の心配もあります(iPSの臨床試験の一例目は成功しています。ちなみに二例目はほんのごくわずかな変異があり、念のため取りやめました。この判断が正しいという意見と慎重すぎるという意見で論争があったのはまた別のお話し)。そこで簡単、安全な小分子を混ぜるだけで細胞種を変換で来たらいいのにという需要は以前からありました。そして今回その手段を開発したのです。

まずscienceの方では、心筋のマーカー遺伝子(alpha myosin heavy chain)のプロモーターで制御されるGFPを用意し、皮膚の細胞に導入します。そしてそこへ細胞のリプログラミングを誘導または促進する試薬と、心筋新生を誘導する試薬を様々なパターンで混ぜていき、スクリーニングを行いました。はじめは89種の試薬を使い、様々な組み合わせを確かめていきました。最終的に残った化合物が以下の9個。
CHIR99021 – GSK3 inhibitor that activates the Wnt pathway
A83-01 – TGF-beta receptor inhibitor that inhibits TGF-beta signaling 
BIX01294 – GLP and G9a histone lysine methyltransferase inhibitor 
AS8351 – Histone demethylase inhibitor 
SC1 – ERK inhibitor 
Y27632 – ROCK inhibitor 
OAC2 – Reprogramming booster 
SU16F and JNJ10198409 – PDGF receptor inhibitors
20~30日間の培養後、遺伝子発現、エピゲノム、電気生理学的な特徴を調べていくと、通常の心筋と非常によく似ていたそうです。

cell stem cellの方でも同様に皮膚の細胞からスタートです。こちらはクロマチン修飾因子、シグナルパスウェイ調節因子、成長因子を使用し、スクリーニングを行いました。
CHIR99021 – GSK3 inhibitor that activates the Wnt pathway 
LDN193189 – Inhibitor of BMP type I receptor ALK2/3 that prevents Smad phosphorylation 
A83-01 – TGF-beta receptor inhibitor that inhibits TGF-beta signaling 
Retinoic Acid – Enhances neural differentiation 
Hh – Smo agonist that can promote neural differentiation 
RG108 – DNA methyltransferase inhibitor 
Parnate – Histone demethylase inhibitor 
SMER28 – Autophagy modulator
こちらも10日ほどの培養すると、マーカー遺伝子の発現や、自己複製能、in vivo及びin vitroでmpニューロン、アストロサイト、オリゴデンドライトへの分化などの点で、本来の神経幹細胞とよく似ていたそうです。

これまでの方法と比較して、再生医療を行う上での安全性やコストの面で大きなアドバンテージとなるでしょう。今後効率の向上し、他の種類の細胞を作り出すが可能になれば再生医療において主流になる可能性が高いと思います。

今回紹介した論文


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STAP現象が確認されたという記事について

すごい久しぶりの更新になります。今までサボってました。

なぜ久しぶり更新しようと思ったかというと、あまりにひどい記事があったから。
友人から、STAP現象が確認されたという記事が話題になっているということを聞き、それを見たのですが、とにかくひどかったです。(ちなみに見たのはBusiness JournalのSTAP現象の確認に成功、独有力大学が…責任逃れした理研と早稲田大学の責任、問われる 文=大宅健一郎/ジャーナリストという記事です。)先に結論から言うと、論文の著者はSTAP現象を確認しているとは言えないし、実際そんなこと一言も言ってない。なのに日本語の記事を書いた人は著者の結論を曲げて、確認できたといっているのです。

本題に入る前にSTAPについて確認しましょう。ざっくりいうと、STAPは正常な体細胞を酸性条件で処理したら一部生き残る細胞がいて、その細胞はどんな細胞にでもなれる能力(多能性)を獲得していたというものです。

まずは著者はどんな実験をしたのかを見ていきましょう。論文はModified STAP conditions facilitate bivalent fate decision between pluripotency and apoptosis in Jurkat T-lymphocytesというものです。
著者らが言うには、jurkatという、白血病患者由来T細胞をpH3.3という酸性条件(元のSTAPの条件から少しだけ変えた条件)で処理したら大半はアポトーシスを引き起こし死んでしまったが、少し生き残った。酸性条件でふるいをかける過程ではOct4などの遺伝子の発現は見られなかったが、生き残った細胞を調べてみると、AP+の割合が増えた。ただし、ガン幹細胞や造血性幹細胞のマーカーも見られなかった。とのこと。

じゃあもう少し解説しましょう。まずこの論文で多能性を獲得したとする根拠は酸で処理した後生き残った細胞はAP+になったということだけ。APとはアルカリフォスファターゼという遺伝子のことで、この遺伝子を大量に作る細胞をAP+(alkaline phosphatase positive )と書いたりします。胚性幹細胞などの多能性をもつ細胞はAP+であるという特徴がよく知られていて、多能性マーカーの一つになっています。で、酸で処理した後生き残ったjurkatも幹細胞同様AP+となったとのこと。ここまでは良いです。ただし、AP+となるのは多能性マーカーの一つにすぎません。他のマーカー、例えばoct4とかの発現も確認されていません。しかもほかの細胞に分化できることを確認する実験を行っていないので、本当に多能性があるとは言えません。従ってSTAP現象が確認できたとは言えません。
ついでに言うと、今回は正常細胞ではなく、がん細胞を使っていて再生医療にとっての重要性はないです。逆に言うなら、がん幹細胞マーカー遺伝子の発現も発現してないので、酸で処理しても、正常細胞もがん細胞も幹細胞になることはできなかったとすらいえます。

まあ確かに著者たちもキャッチーな論文にしようとしたのか、STAPとかpuluripotencyというワードを使ったのは若干問題な感じはありますが。

関係ないけど記事の中で「常識を逸脱した禁じ手まで使って論文をなきものとして責任逃れをした理研や早稲田大学」とありました。常識を逸脱した禁じ手ってなんでしょうか?論文を撤回したこと?文章や画像の剽窃やら不適切な画像処理やらが満載な論文を撤回しないほうがどうかしています。理研は1000万円を超えるお金と約1年間の時間をかけて再現実験まで行っているのに、これ以上なにをすれば責任逃れをしていないとこの記事を書いた人は納得するのでしょうか。

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