簡単アクセスカウンター
アクセスカウンター
パジャマネットパソコンサプライキッズ洋服成犬用フードチワワの服マタニティグッズおっきくなぁれ販売PCショップベビー服販売PCアプリ

カレルの心臓からiPS細胞まで(1)2015年07月19日 16時05分18秒

1912年(大正元年)、外科医カレルは臓器移植を夢見ていた。
人の体から取り出した臓器を、人工的に生かすことができれば移植に役立つと考えたのであった。
そこでカレルは予備実験として、ニワトリの心臓から取り出した細胞をシャーレの中で培養することを開始した。
細胞は増殖し生き続けた。細胞がシャーレを埋め尽くすと、カレルは細胞をシャーレから剥がし、1/2の濃度にして別のシャーレに植え継いだ。こうしているうちにカレルは亡くなり、細胞は生き残った。
カレルの弟子たちは、なおも細胞を生かし続けた。しかし1946年(昭和21年)、細菌感染が起こり、「カレルの心臓」はついに永遠の命を手放した。
細菌の感染さえなければ細胞は生き続けたであろうと世界中の科学者たちは考えた。だからこの当時、生き物に寿命はあっても、シャーレの中の細胞に寿命はないと考えられていた。
ところが、誰も「永遠に生きる細胞」の追試に成功しなかった。

1951年(昭和26年)、メリーランド州ボルティモアの黒人女性ヘンリエッタ・ラックスは31年の生涯を終えた。彼女の命を奪ったのは子宮がんだった。科学者たちは、がん細胞をシャーレの中で培養し、細胞にHeLaという名前を付けた。HeLaは凄まじい勢いで分裂増殖した。世界中の科学者に供与され、様々な方法で科学利用された。
ポリオワクチンの開発にも利用されたし、スペースシャトルに乗って宇宙にも行った。

1961年(昭和36年)、ヘイフリックはカレルの心臓の謎を解こうと考えた。彼はヒト胎児の細胞をシャーレの中で培養した。増えた細胞を1/2に希釈し、別のシャーレに植え継ぎ、培養をくり返した。ところ何度やっても細胞は50回分裂すると、それ以上は細胞分裂が起こらないことを知った。
生物の種によって細胞分裂の回数は一定していた。そしてその回数は、その生物の寿命の長さに一致していた。
寿命とは、細胞分裂の数である。彼の考え方は「ヘイフリックの限界」と呼ばれた。

ではなぜ、カレルの心臓は34年間も生き続けたのであろうか?
それには「秘伝」があった。培養には、新鮮なニワトリ胚抽出液を足してやる必要があったのだ。そしてその継ぎ足された抽出液の中に、新しい細胞が混ざっていたのである。

ヘイフリックの限界説は科学界から好意的には受け入れられなかった。現にHeLa細胞は無限に増殖しているからだ。
ポリオワクチンを作成できるのは素晴らしいことではあるが、癌細胞から作ったワクチンを人間に注射することには問題があった。

1962年(昭和37年)。千葉大の安村は、SV40というサルに腫瘍を形成するウイルスの研究をしていた。SV40の実験をするためにはその都度アフリカミドリサルの腎臓が必要だった。つまり1回の実験ごとにサルの命が失われた。安村は考えた。シャーレの中で永遠に生きるアフリカミドリサルの腎臓細胞を手に入れられないかと。
安村はひたすら細胞を培養した。しかし何度やっても細胞は途中で増殖が止まった。しかし彼は諦めなかった。安村は無菌箱にラテン語で「雨垂れ岩をも穿つ」と書き付け、培養を続けた。
そして18回目のチャレンジである変化が起きた。植え継ぎが30回を過ぎた頃から細胞の増殖は生き生きとしてきた。瑞々しく輝いて見えた。これまでとは何もが違っていた。永遠の命を獲得した細胞を手に入れたと確信した。最初に培養を始めてから3年が経っていた。
エスペラントで、緑はVERDA、腎臓はRENOという。そこで、細胞にVERO(ヴェーロ)を名付けた。またVEROには「真理」という意味もあった。

Veroにはさまざまなウイルスが感染する。その結果、安全にワクチンを作ることができる。Veroによって毎年世界中に6000万人分のポリオワクチンが供給されている。日本ではポリオ以外にも、日本脳炎ワクチンが製造されている。
SARSウイルスもMERSウイルスも、ワクチンがVeroに感染したために分離同定が可能だったのである。

では、Veroはなぜヘイフリックの限界を超えて生き続けているのであろうか? HeLaと何が違うのであろうか?

カレルの心臓からiPS細胞まで(2)2015年07月19日 17時25分01秒

試験管の中の世界におけるガンには3つの条件がある。
1 ヌードマウスに移植すると腫瘍を造ること。
2 接触阻害が起きない。シャーレの中で盛り上がって増殖する。
3 足場に依存しない。培養液中で浮遊しながら増殖する。

HeLaはこの3つをすべて満たす。一方で、Veroはこれらのすべてを満たさない。
つまりVeroは「不死化」しているが「ガン」ではない。
では「不死化」とはなんだろうか?

ヘイフリックの限界を精密に見ていくともう少し細かい生命の限界が見て取れる。
普通の細胞は50回前後の細胞分裂を経て、増殖が止まる。しかし死ぬ訳ではない。これを「老化」と呼ぶ。
根気よく培養を続けると、細胞はあと10から20回分裂できることがある。これを「寿命の延長」と呼ぶ。しかしそれ以上は無理だ。細胞は増殖できない状態に陥る。これを「クライシス」と呼ぶ。クライシスの後には破局が待っている。

老化の段階において細胞は強いストレスを受ける。この時に誘導されるのが、二つのがん抑制遺伝子である。
家族性(遺伝性)網膜芽腫からクローニングされたRbと、SV40で形質転換したガン細胞から分離されたp53である。

1つの細胞が2つに分裂する時、細胞周期が進行する。
これを制御するのがRbである。

「サイクリン依存性キナーゼ・阻害酵素」は、「サイクリン」と「サイクリン依存性キナーゼ」の結合体を抑制する。「サイクリン」と「サイクリン依存性キナーゼ」の結合体は、Rbを活性化する。活性化したRbは、E2Fを放出し、E2Fは細胞周期を回す。

従って、Rbが壊れてしまうと細胞周期のコントロールが無くなる。つまり、「不死」になる。
「サイクリン依存性キナーゼ・阻害酵素」が無くなると、Rbをコントロールできなくなり、「不死」になる。

p53も細胞周期に関係する。正常なp53は、「サイクリン依存性キナーゼ・阻害酵素」を作る。また、DNAを修復したり、修復できない場合は、アポトーシスを起こして細胞を殺す。
つまり、p53が壊れてしまうとサイクリン依存性キナーゼ・阻害酵素」を作れなくなり、「不死」になる。

「老化」というのは、Rbとp53がきちんと働いている状態である。「寿命の延長」というのは、Rbとp53の働きが低下している状態である。

「クライシス」とは何だろうか?
それは染色体末端の反復配列テロメアが削れてしまった状態である。テロメアとは靴紐がほどけないようにするAglets・アグレットのようなものだ。TTTAGGという6塩基の配列が、生まれた時には数千個連なっている。これは細胞分裂のたびに、50〜100個くらいずつ失われていく。
テロメアが無くなれば、染色体の断端は剥き出しになる。そうなると染色体同士が接着し、細胞分裂の時に染色体は引きちぎられる。染色体のカタストロフィー(破局)である。

この「クライシス」を乗り越える方法は一つしかない。それはテロメラーゼという酵素を活性化して、短くなったテロメアを再度伸ばすことだ。
もしテロメアが再延長すれば、細胞は「不死化」する。

Vero細胞の全塩基配列が2014年になって解読された。29億7000万塩基対の中に、25877個の遺伝子が同定された。その結果、12番染色体に900万塩基対の遺伝子欠失が見つかった。この遺伝子領域にはインターフェロンが含まれている。Veroにはインターフェロン産生能がないため、ウイルスの増殖を抑制できない。だからいろいろなウイルスに感染するのだ。
そしてこの染色体領域には、「サイクリン依存性キナーゼ・阻害酵素」も含まれている。だからVeroには、「サイクリン依存性キナーゼ・阻害酵素」が欠失している。それゆえ、Veroは不死化しているのだ。

この900万塩基対を含む5900万塩基対には、一塩基多様が見られない。つまりヘテロ接合を失っている。片方の染色体に欠失が発生し、相同染色体にも同じ変化が起きたということである。
そして Veroではテロメラーゼが活性化していることも知られている。
これが、Veroが不死化した理由だ。

では、HeLaはどうだろうか?
HeLaにはヒトパピローマウイルス18型(HPV18)が、宿主染色体8番に組み込まれている。HPVの初期遺伝子は7つ(E1〜E7)、後期遺伝子は2つ(L1, L2)あるが、癌化に必要なのは、E6, E7である。実際、HeLaにはE6とE7が何コピーもオニオン・スキン型に増幅して挿入されている。
E6の働きはp53を崩壊させることである。
E7の働きはRbを不活化することである。
また、E6はテロメラーゼを活性化する。
これが、HeLaが不死化した理由だ。

つまり「不死化」への道には2つのステップがある。
1段階目は、「老化」であり「ヘイフリックの限界」であり、「Mortality Stage 1(死の第1段階)」である。
2段階目は、「クライシス」であり、「Mortality Stage 2(死の第2段階)」である。

HeLaは不死化しているだけでなく、癌化もしている。その最大の理由は、HPVが染色体8番、つまり、がん遺伝子c-mycのすぐ上流に組み込まれ、c-mycを活性化しているからである。

VeroもHeLaも不死化しているが、ガンであるか否かの違いは、がん遺伝子が働いているかどうかの違いである。