ES細胞はその代 例であり、体を構成する様々な器官に誘導することが可能であることが知られていた。しかしES細胞は胚（受精卵）からしか得ることができず、胚の採取は危険を伴うこと、順調に発育すれば一個の生命となる胚を実験用に扱うことについては倫理的な問題も指摘されている。また、ES細胞の研究過程では韓国人研究者による捏造事件の発生などもあり、研究は一時期停滞していた。オーストラリア 留学 そのため、皮膚や血液といった「一応再生が利く」組織からの分化万能性をもった細胞の発見が期待されていた。体細胞に特定の遺伝子を導入することでES細胞と類似の分化性を持たせた細胞が、人工多能性幹細胞である。ANAツアー iPS細胞樹立の背景 ヒトの体はおよそ60兆個の細胞で構成されているが、元をたどればこれらの細胞はすべて、たった一つの受精卵が増殖と分化を繰り返して生まれたものである。この受精卵だけが持つ完全な分化能力を全能性(totipotency)と呼び、ヒトを構成するすべての細胞、および胎盤組織を自発的に作り得る能力を指す。受精卵が胚盤胞まで成長すると、将来胎盤を形成する細胞と、身体を形成する細胞へと最初の分化が起こる。後者の細胞は内部細胞塊に存在し、胎盤以外の全ての細胞へ分化可能なことから、これらの細胞がもつ分化能力を分化万能性(pluripotency)と呼ぶ。ダイビング この内部細胞塊から単離培養されたES細胞もまた、分化万能性を持ち、体を構成するすべての細胞に分化可能である。なお、成人にも神経幹細胞や造血幹細胞など、種々の幹細胞が知られているが、これらの幹細胞のもつ分化能力は、多様な細胞に分化可能であるものの神経系や造血系など一部の系統に限られているため、多能性(multipotency)と呼ばれている。高速バス 京都 ES細胞などの分化万能細胞は、培養条件によって分化万能性を維持したまま増殖したり、多種多様な細胞へ分化することができる。しかしながら、分化万能細胞も体細胞も核内にもつ遺伝子の塩基配列情報は（テロメア部分などの一部を除き）全く同一であり、様々な遺伝子の発現量と、それを制御しているクロマチンの修飾様式、及びDNAのメチル化修飾様式などのエピジェネティクスに関する違いが認められるだけである。例えば、ES細胞はOct3/4やNanogなどの遺伝子を発現してES細胞としての分化万能性を維持しているが、末端分化した体細胞ではOct3/4やNanogなどの遺伝子を発現していない。全ての体細胞はOct3/4やNanogの遺伝子を核内に持ってはいるが、様々な転写因子やエピジェネティック機構により、発現が抑制されているのである。サイパン ダイビング こうした遺伝子発現パターンの違いを解析し、人為的に切り替えることができれば、分化した体細胞から分化万能細胞へ変換可能であると考えられていた。この仮説を裏付けていたのが、核移植技術によるクローン胚作製の成功である。すなわち、体細胞の核を取り出し、除核した未受精卵[3]内に移植することによって、核内の遺伝子発現パターンが体細胞の物から受精卵やES細胞の物へ変換可能であることが されている。また、体細胞をES細胞と融合させることにより、体細胞のもつゲノムがES細胞様に変化することも知られていた。これはつまり、卵やES細胞の中に、核内のエピジェネティックな状態を再プログラミングすることが可能な因子が含まれていることを意味している。ただし、その因子が一体何であるのかは、長い間謎に包まれていた。 マウスiPS細胞の樹立グアム ダイビング 京都大学山中伸弥らのグループは、体細胞からES様細胞に変化した細胞だけを単離するために、ES細胞のみで発現しているが、ES細胞の分化万能性維持には必要でないFbx15という遺伝子に着目。この遺伝子部位に相同組換え技術を用いてネオマイシン耐性遺伝子を導入し、培地中にこの耐性遺伝子によって無毒化されるG418[4]を添加することによって、Fbx15を発現するES様細胞のみG418耐性を獲得して生き残り、Fbx15を通常発現していない体細胞は死滅するという実験系を構築した。また、マウスES細胞で特異的に発現している転写因子群の中から、特にES細胞の分化万能性維持に重要な働きを持つ因子に注目し、マウスの 24遺伝子をリストアップした。北海道スキーツアー この24遺伝子全てをレトロウイルスベクターを用いてマウス線維芽細胞へ導入した所、G418耐性を獲得した(Fbx15遺伝子を発現するようになった)ES様細胞株の樹立に成功した。このES様細胞株を「iPS細胞」と命名し、24遺伝子からさらに絞り込みを進め、最終的にiPS細胞を樹立するには4遺伝子で十分であることを突き止めた。この4遺伝子とは、Oct3/4・ Sox2・Klf4・c-Mycの4因子で、発見者の名を取り”山中因子(Yamanaka factors)”とも呼ばれている。これらの研究成果は、2006年8月に細胞生物学分野で最も権威ある学術雑誌セルに掲載された[5]。 マウスiPS細胞作製法の改良沖縄 ダイビング Fbx15遺伝子の発現を指標に樹立されたiPS細胞は、細胞形態や増殖能、分化能力などにおいてES細胞と極めて良く似ていたが、一部の遺伝子の発現パターンや、DNAメチル化パターンなどはES細胞と異なる部分もあった。そこで山中伸弥らのグループは、ES細胞の分化万能性維持に重要なNanog遺伝子の発現を指標に、 Oct3/4・Sox2・Klf4・c-Mycの4因子を導入してiPS細胞を樹立した所、形態的にはES細胞とほぼ見分けのつかない分化万能性を有した iPS細胞の樹立に成功した[6]。（2007年2月）バリ島 時をほぼ同じくして、マサチューセッツ工科大学のルドルフ・ヤニッシュ(Rudolf Jaenisch)らのグループ[7]、ハーバード大学ハーバード幹細胞研究所のコンラッド・ホッケドリンガー（Konrad Hochedlinger）らのグループ、、バリ カリフォルニア大学ロサンゼルス校のキャスリン・プラース（Kathrin Plath）らのグループ[8]も、同様の方法を用いてマウスiPS細胞の樹立に成功した。高速バス 激安 世界的にiPS細胞の樹立競争が激化する中、樹立方法も様々な改良が加えられて行く。 2007年8月、マサチューセッツ工科大学のルドルフ・ヤニッシュ(Rudolf Jaenisch)らのグループは、ES細胞特異的遺伝子の発現指標を使用しなくても、細胞の形態変化を観察するだけでiPS細胞を単離できることを した[9] 。マウスにおいては、相同組換え技術により、指標となるES細胞特異的遺伝子の下流へ様々な遺伝子を組み込んだトランスジェニックマウスの作製が可能であるが、ヒトではまだ確立されていないので、ヒトiPS細胞の実現可能性に向けて一石を投じた。 バリ情報 また2007年9月には、カリフォルニア大学サンフランシスコ校のミゲル・ハマーリョ-サントス（Miguel Ramalho-Santos）らのグループが、ヤニッシュらと同様に指標なしに加え、c-Mycの代わりにn-Mycを用い、レトロウイルスベクターの一種であるレンチウイルスベクターを用いてもiPS細胞の樹立は可能であることを している[10]。高速バス 格安 また、2007年12月には山中伸弥らのグループによって、c-Mycの遺伝子導入をせずにOct-4・Sox2・Klf4の3因子だけでも、効率は悪いもののマウスおよびヒトにおいてiPS細胞の樹立が可能であることを し、iPS細胞が癌細胞に変化するのを抑えるのに成功した[11]。これは、ほぼ同時にマサチューセッツ工科大学のルドルフ・ヤニッシュ(Rudolf Jaenisch)らのグループも同様の実験にマウスで成功している[12]。 ヒトiPS細胞の樹立高速バス 金沢 マウスとヒトは遺伝子レベルで多くの類似性があるものの、マウスES細胞とヒトES細胞とでは、培養法や発現している遺伝子の種類などにおいていくつか異なる点がある。マウスiPS細胞の成功を受けて、同様の手法がヒトへも応用可能であるか大きな関心が集まった。高速バス 大阪発 京都大学山中伸弥らのグループは、マウスiPS細胞樹立で使用されたマウス遺伝子のヒト相同遺伝子であるOCT3/4・SOX2・KLF4・C- MYCを用いて、36歳女性の顔の皮膚から単離された線維芽細胞、69歳男性の線維芽様滑膜細胞、および新生児包皮由来の線維芽細胞から、それぞれヒト iPS細胞の樹立に成功し、2007年11月20日にその成果が学術雑誌セルに掲載された[13]。高速バス 大阪 時を同じく[14]して、世界で初めてヒトES細胞を樹立したことで知られるジェームズ・トムソン（James Thomson）らのグループも、山中らがマウスiPS細胞樹立に成功した時と同じ戦略を用い、ヒトES細胞で特異的に発現している14遺伝子をリストアップ。この中から、OCT3/4・SOX2・NANOG・LIN28の4遺伝子を胎児肺由来の線維芽細胞や新生児包皮由来の線維芽細胞へ導入することで、ヒトiPS細胞の樹立に成功し、その成果を学術雑誌サイエンスに山中らと同日に発 した[15]。高速バス 京都 2007年12月には、ハーバード幹細胞研究所のジョージ・デイリー（George Daley）らのグループもOCT3/4・SOX2・KLF4・C-MYCの4遺伝子にhTERT・SV40 large Tを加えた6遺伝子を用いてヒトiPS細胞の樹立に成功しており、競争の激しさがうかがい知れる[16]。なお、山中らやトムソンらの報告では、市販されている培養細胞からiPS細胞を樹立していたが、この報告では、成人男性の手のひらから直接採取した皮膚細胞からiPS細胞を樹立しており、再生医療の実現へ向けて一歩進んだと言える。