難病治療や再生医療に革命をもたらすと言われる、「iPS細胞」。万能細胞とも呼ばれるiPS細胞とは、一体どのような細胞で、何に利用できるのでしょうか？

未来の医療を担う、iPS細胞の基礎知識から、作り方、治せる病気まで、わかりやすく解説します！

あなたも未来の医療に興味を持ち、自分や家族の健康を守るための知識を身につけておきましょう。未来の医療技術に触れることは、健康への希望につながります。

iPS細胞とは

【京都大学の山中伸弥教授】

iPS細胞とは、英語ではinduced Pluripotent Stem cellsと表記される、体の細胞を再プログラムして作られた革新的な万能細胞です。iPS細胞は、皮膚や血液などの細胞に数種類の因子を導入することで、人工的に多能性幹細胞と呼ばれる特殊な細胞へと変化させて作られます。

この多能性幹細胞は、

• 体の様々な組織や臓器の細胞に分化できる能力
• 無限に増殖する能力

を持ち、将来的には難病治療や臓器移植などの、医療分野における革新をもたらす可能性を秘めています。

【iPS細胞の樹立】

iPS細胞の特徴

iPS細胞は、体細胞から多能性幹細胞へのリプログラミング※によって作られます。これは、個々の細胞から幹細胞※を生成する画期的な技術です。

この技術は再現性が高く、容易に実施できるため、幹細胞研究において大きな進歩をもたらしました。つまり、体の細胞をちょっと改造して、どんな細胞にも変身できる細胞を作る方法を見つけたということです。

さらに、この研究で開発された方法は、従来の方法より簡単にできるうえ、成功率も高くなりました。

iPS細胞には、以下の２つの大きな特徴があります。

• 多能性：様々な組織や臓器の細胞に分化する能力を持つ
• 増殖能：無限に増殖する能力を持つ

iPS細胞は、現在でも再生医療や疾病治療の分野で大きな期待を集めています。次の章ではiPS細胞の歴史を紐解いていきましょう。*1）

iPS細胞の歴史

【iPS細胞が作られるまでの歴史】

iPS細胞の歴史は、2006年に京都大学の山中伸弥教授率いる研究チームによって、初めて作られたことから始まります。この発見は、再生医療や疾患の治療法の開発に革命をもたらしました。

現在、iPS細胞の研究は国際的に注目され、多くの研究機関や大学が取り組んでいます。日本では、科学技術振興機構や厚生労働省などがiPS細胞の研究を支援しています。

iPS細胞が発見されるまで

1981年には、イギリスのケンブリッジ大学でマーティン・エバンス博士らが、マウスの胚からES細胞と呼ばれる多能性幹細胞を作り出す方法を確立しました。

その後、1998年には、アメリカのウィスコンシン大学でジェームズ・トムソン教授が、ヒトES細胞の作製に成功しました。ヒトES細胞を用いることで、再生医療や難治性疾患への治療法が確立する可能性が広がりました。

しかし、ES細胞の研究には倫理的な問題もあります。ES細胞を作るためには受精卵を使用する必要があり、これが社会的な議論を巻き起こしました。

【ES細胞とiPS細胞ー樹⽴法】

iPS細胞の発見

2006年、山中伸弥教授率いる研究チームがマウスの皮膚細胞からiPS細胞を初めて作り出し、翌年には人間の皮膚細胞からも成功を収めました。このiPS細胞は、ES細胞と同様の多能性を持ちながらも、倫理的な問題を回避できる画期的な方法として、世界中で注目を集めました。

山中教授の研究は、遺伝子に着目し、新しい多能性幹細胞の作製方法を模索する中で始まりました。2000年頃、奈良先端科学技術大学院大学の助教授（現在の准教授）だった山中教授は、ES細胞で特徴的に働く４つの遺伝子（Oct3/4, Sox2, Klf4, c-Myc）を発見しました。

山中教授は、これらの遺伝子をマウスの皮膚細胞に導入し、数週間培養することで、驚くべき発見をしたのです。

それは、４つの遺伝子の働きにより、皮膚細胞がリプログラミングされ、ES細胞に似た多能性幹細胞が誕生したことです。この画期的な研究成果が、2006年に世界で初めて報告されたマウスiPS細胞の誕生につながりました。

山中伸弥教授はノーベル生理学・医学賞を受賞

その後、山中教授の研究チームは、同様の手法を用いて人間の皮膚細胞に４つの遺伝子を導入し、ヒトiPS細胞の作製に成功しました。2007年11月にこの成果を発表し、2012年に、山中伸弥教授はノーベル生理学・医学賞を受賞しました。この受賞は、再生医療の分野における重要な功績を讃えたものであり、iPS細胞の可能性と重要性を一層広く世界に示しました。

では、この画期的なiPS細胞は何に役立つのでしょうか？次の章では、iPS細胞を利用してどのような研究がされているかに焦点を当てていきましょう。*2）

iPS細胞は何に役立つ？

【iPS細胞の可能性】

iPS細胞は、体の様々な組織や臓器の細胞に分化できる能力を持つため、将来的には、難病治療や臓器移植など、医療分野における革新をもたらす可能性を秘めています。

具体的な内容について詳しく見ていきましょう。

iPS細胞を利用した再生医療によって治せる病気

iPS細胞は、患者自身の細胞から作製されるため、拒絶反応のリスクが低いという大きな利点があります。将来的には、以下の難病や臓器移植の治療に活用できる可能性があります。

【iPS細胞ストックを応用した臨床試験（2023年4月時点）】

パーキンソン病

パーキンソン病は、脳の神経細胞がダメージを受けることで運動機能が低下する疾患です。現在、iPS細胞を用いることで、脳内の神経細胞を再生させる治療法が研究されています。実際に、再生医療の一環として、iPS細胞から作られた神経細胞を移植することで、神経細胞の損傷を修復しており、症状の改善が期待されています。

アルツハイマー病

アルツハイマー病は、脳の神経細胞が徐々に退化する疾患で、記憶力や認知機能が低下します。現在、患者の体細胞からiPS細胞を作り、アルツハイマー病の原因を解明するために神経細胞に分化させて、研究に利用されています。

将来的には、この研究成果をもとに、アルツハイマー病の治療法の開発が進むことが期待されています。

糖尿病

糖尿病は、インスリンの分泌が不足することで血糖値が上昇する疾患です。iPS細胞を用いた治療法では、病気の原因となる細胞を再生させることが期待でき、研究が進められています。

また、すでに、iPS細胞から分化誘導した細胞を移植することで、血糖値の調整をサポートする治療法が実用化されています。

脊髄損傷

脊髄損傷は、脊髄に損傷が生じることで、運動や感覚機能が障害される疾患です。iPS細胞を利用した研究では、損傷した脊髄の再生を目指して神経細胞を移植する治療法が検討されています。

心臓病（心筋梗塞）

心筋梗塞は、心臓の血管が詰まることで心筋が壊死する疾患です。現在、iPS細胞を用いて、心筋を構成する細胞を再生させることが研究されています。実際に、iPS細胞から心筋細胞を作り、心臓に移植することで、心臓機能の改善が可能となる治療法が開発されつつあります。

肝臓病・腎臓病

肝臓病・腎臓病は、それぞれの臓器の機能が低下する疾患で、細胞の再生が困難な病気です。iPS細胞を用いて、患部の細胞を再生させる治療法が研究されています。

将来的には、iPS細胞から肝細胞・腎細胞を作り、移植することで、臓器の機能回復が期待されています。

白血病

白血病は、骨髄や血液に異常な白血球が増加する疾患で、治療が難しい病気の１つです。iPS細胞を用いて、正常な造血細胞を再生させる治療法が研究されています。

将来的には、iPS細胞から造血細胞を作り、患者に移植することで、白血病の治療効果が向上する可能性があります。

網膜色素変性

網膜色素変性は、網膜の細胞が退行することで視力が低下する疾患です。iPS細胞を利用した研究では、網膜の細胞を再生させる治療法が検討されています。

将来的には、iPS細胞から網膜の細胞を作り、患者に移植することで、視力の改善が期待されています。

iPS細胞を利用した創薬

上記以外にも、iPS細胞を利用すれば、人体内での薬剤の有効性や副作用を評価する検査や毒性テストが可能になります。これにより、新しい薬の開発プロセスが効率化され、より安全かつ効果的な薬の開発が期待されています。

iPS細胞を用いた創薬は、従来の方法では難しかった病気への治療法や新たな医薬品の開発に革新をもたらす可能性があります。

がん治療薬の開発

iPS細胞は、がん細胞と正常細胞の違いを研究するためにも活用されています。例えば、がん細胞と健康な細胞をiPS細胞から作り出し、その違いを分析することで、がん治療薬の開発に役立てられています。

このアプローチにより、より効果的で副作用の少ない新しいがん治療薬の開発が期待されています。

神経変性疾患の治療薬の開発

神経変性疾患（例: アルツハイマー病、ALSなど）の治療薬の開発においても、iPS細胞が活用されています。iPS細胞から神経細胞を作り出し、疾患のメカニズムを研究することで、新しい治療法の候補を見つけることが可能になりました。

遺伝子疾患の治療薬の開発

遺伝子疾患の治療薬の開発においても、iPS細胞が重要な役割を果たしています。例えば、遺伝子疾患を持つ患者のiPS細胞を用いて、疾患のメカニズムを解明し、それに合った治療薬を開発することが可能です。

この手法により、遺伝子疾患の治療薬の個別化などの効果的な開発が進められています。

心臓病治療薬の開発

心臓病に対する治療薬の開発においても、iPS細胞が活用されています。iPS細胞から心筋細胞を作り出し、心臓病のメカニズムを研究することで、新しい治療法の開発に役立っています。

既存薬の副作用評価

iPS細胞は既存の薬の副作用評価にも活用されています。iPS細胞から様々な臓器の細胞を作り出し、その細胞に薬剤を投与することで、副作用の評価を行うことができます。

この手法により、副作用の少ない安全な薬の開発や既存薬の改良が進められています。

既存薬の再利用

さらに、iPS細胞を用いて既存の薬の再利用も研究されています。iPS細胞から作り出した細胞を用いて、既存の薬が他の疾患に効果を持つ可能性を評価することができます。

この手法により、薬の効果を最大限に引き出し、新たな治療法の開発に繋げる取り組みが行われています。

このように、iPS細胞によって、これまで難病と呼ばれてきた病気のいくつかに、明るい希望の光がもたらされました。*3）

iPS細胞の作り方

【培養室で 細胞を観察する 京都大学 中川講師】

さまざまな可能性を秘めたiPS細胞は、一体どのように作られるのでしょうか？

遺伝子導入によるリプログラミング

iPS細胞の歴史の章でも触れましたが、山中教授らは、特定の遺伝子（Oct3/4, Sox2, Klf4, c-Myc）をマウスの皮膚細胞に導入することで、iPS細胞を作り出しました。これらの遺伝子の働きにより、細胞が再プログラム（＝リプログラム）され、多機能性を持つiPS細胞が誕生したのです。

この過程では、レトロウイルス・ベクター※が使用され、遺伝子が細胞に導入されました。

他の研究者の取り組みとiPS細胞の安全性向上

【iPS細胞のウイルスを用いた作り方とプラスミドを用いた作り方】

その後、他の研究者によって、遺伝子導入にレンチウイルスやアデノウイルスを使用したり、化合物を用いたりしてiPS細胞を作製する方法が開発されています。また、CiRA※では、ウイルスベクターの代わりに、より安全性の高いプラスミド※を用いる方法を確立し、がん化のリスクを軽減する取り組みが行われています。

プラスミドに目的の遺伝子を組み込み、宿主細胞に導入することで、その遺伝子を宿主細胞で発現させることができる。

iPS細胞の分化と臓器の作製

iPS細胞は、

• 神経
• 心筋
• 血液

など、様々な組織や臓器の細胞に分化することが分かっています。しかし、人間の体内で機能するような、大きく立体的な臓器を作製することはまだできていません。

今後は、3Dプリンターやバイオマテリアル※などの技術と組み合わせることで、より複雑な臓器の作製が可能になるかもしれません。

すこし難しい部分もあったかもしれませんが、iPS細胞がどのように作られるのか、大体は理解できたでしょうか。次の章では「万能細胞」と呼ばれるiPS細胞について、現状ある問題点を確認します。*4）

iPS細胞の問題点

2006年に山中伸弥教授が誕生させたiPS細胞は、難病治療や再生医療に大きな希望をもたらしました。しかし、iPS細胞にはまだいくつかの課題があります。

【医療における研究と治療の違い】

iPS細胞をより安全に利用するためには、今後以下のような課題を克服する必要があります。

腫瘍化のリスク

iPS細胞は、未分化な細胞です。未分化な細胞は、体の様々な細胞に分化できる一方で、腫瘍になる可能性も高くなります。

そのため、iPS細胞を移植すると、腫瘍が形成されるリスクがあります。CiRAは、この課題克服のために、

• 腫瘍化リスクの低い初期化因子の探索
• 安全なベクターの開発
• 安全な細胞を樹立・選別する方法の確立
• 目的の細胞に確実に分化させる方法の開発

などの研究に取り組んでいます。

拒絶反応

iPS細胞は、自分の細胞から作製しても、完全に同じ細胞ではありません。そのため、移植されると、免疫反応によって拒絶される可能性があります。

この課題克服のためには、

• 患者自身のiPS細胞を使う自家移植の推進
• 拒絶反応を抑える免疫抑制剤の開発
• 患者同士のHLA（ヒト白血球抗原）の適合性に基づいた細胞移植

などの研究が進められています。

倫理的な問題

iPS細胞は、体細胞から作製するため、倫理的な問題も指摘されています。例えば、ヒト胚の体細胞核移植技術と同様に、生殖目的での利用が懸念されています。
倫理的な問題の解決のためにCiRAは、iPS細胞研究の倫理的なガイドラインを策定し、国際的な議論にも積極的に参加しています。

このように、大きな課題も残されているiPS細胞ですが、現在では実用化に向けてどこまで進んでいるのでしょうか？次の章ではiPS細胞の実用化について確認していきましょう。*5）

iPS細胞の実用化について

【パーキンソン病などでiPS細胞の臨床試験を実施】

2006年に誕生したiPS細胞ですが、当時はまだ研究段階であり、実用化には多くの課題がありました。しかし、近年iPS細胞研究は目覚ましい進歩を遂げ、実用化に向けて大きく前進しています。

標準的なiPS細胞の基準作り

iPS細胞は、当初、作製方法や培養条件によって品質が大きく異なっていました。そのため、臨床研究に用いるiPS細胞の品質基準を定める必要がありました。

2013年には、厚生労働省がiPS細胞臨床研究をはじめとする再生医療研究のための「再生医療等の安全性の確保等に関する法律」を策定しました。この法律では、再生医療などの提供を受ける患者の安全を守るため、再生医療研究における安全性や有効性を確認するための試験方法などが定められています。

安全なiPS細胞の作製方法

iPS細胞は、ウイルスベクターを用いて作製する方法が一般的でしたが、ウイルスベクターがゲノムに組み込まれるリスクがありました。近年では、ウイルスベクターを使わない安全な作製方法が開発されています。

例えば、2013年にはCiRAの沖田圭介講師らが、先ほどの少し触れた「プラスミド」を用いた安全なiPS細胞作製方法を開発しました。

臨床研究の進展

iPS細胞を使った臨床研究は、現在世界中で進められています。2014年には、日本で世界初のiPS細胞を使った臨床研究が開始されました。

この臨床研究では、加齢黄斑変性※の患者に、患者自身のiPS細胞由来の網膜色素上皮細胞を移植しました。また、2018年には、パーキンソン病の患者へのiPS細胞由来のドーパミン産生神経細胞の移植治験も開始されました。

iPS細胞実用化への今後の展望

iPS細胞の実用化には現在も、

• 安全性の向上
• 大量生産
• 移植後の細胞の長期的な安定性
• 再生医療法の改正
• 国民への理解促進

などの、多くの課題が残されています。今後の研究によって、これらの課題が克服され、iPS細胞が多くの患者の命を救う治療法となることが期待されています。

*6）

iPS細胞とSDGs

iPS細胞の研究は、SDGs（Sustainable Development Goals：持続可能な開発目標）に大きな影響を与えています。特に関連の深いSDGs目標を確認してみましょう。

SDGs目標3：すべての人に健康と福祉を

iPS細胞の研究は、SDGs目標3「すべての人に健康と福祉を」に深く関連しています。iPS細胞の研究は以下のような重要な貢献をしており、多くの人々の健康と福祉向上につながることが期待されています。

難治性疾患の治療

iPS細胞の研究を通じて、難治性疾患や遺伝子疾患などの治療法の開発が進んでいます。これにより、従来の治療法では難しい疾患に対する新たな治療法が実現し、多くの人々が健康な生活を送るための支援が可能となります。

再生医療の進歩

iPS細胞は、体のさまざまな細胞や組織に分化させることができるため、再生医療の分野での活用が期待されています。例えば、心臓病や脳梗塞などの疾患に対する治療法の開発においても、iPS細胞が重要な役割を果たしています。

個別化医療の実現

iPS細胞を用いた治療法は、患者の個々の遺伝子や細胞に合わせたカスタマイズされた医療を実現する可能性があります。これにより、患者一人ひとりに最適な治療法を提供することができ、健康へのアプローチがより効果的になります。*7）

まとめ

【再生医療への期待】

医療の未来は、技術の進歩によってますます希望に満ちています。特に、iPS細胞の研究は、その可能性を広げつつあります。

iPS細胞は、体のさまざまな細胞に分化することができる特性を持ち、難治性疾患や遺伝子疾患に対する新たな治療法の開発に大きな期待が寄せられています。将来的には、個別化医療の実現や再生医療の発展に貢献し、多くの人々の健康と福祉を支えることが期待されています。

iPS細胞に代表される先端医療技術の普及により、従来難しかった疾患の治療が可能となり、医療の質や効果が飛躍的に向上すると予想されています。また、iPS細胞の研究成果は、持続可能な医療システムの構築や医療費の削減にもつながります。

このような先端医療の情報を知り、学ぶことは、個人にとっても非常に大切です。健康に関する知識や最新の医療技術について理解することで、自らの健康管理や疾患予防に役立ちます。

さらに、将来的にあなたやあなたの家族が病気になった際に、適切な医療選択をするための知識や情報を持っておくことは、なるべく早く適切な意思決定をするためにも重要です。新しい知識を身につけることや情報の収集は、個人の健康管理や医療選択において大きな支援となることを忘れずに、今後のiPS細胞の研究と医療の進化に注目していきましょう。

＜参考・引用文献＞

*1）iPS細胞とは
京都大学iPS研究所『iPS細胞研究所(CiRA) 設立二年目を迎えて ―原点に返る』（2011年1月）
京都大学iPS研究所『iPS細胞とは？』
*2）iPS細胞の歴史
再生医療ポータル『幹細胞の歴史 ～iPS細胞のできるまで～』
厚生労働省『iPS細胞による再生医療の課題』（2009年9月）
*3）iPS細胞は何に役立つ？
京都大学iPS研究所『iPS細胞とは？』
京都大学iPS細胞研究所『iPS細胞のこれまでの10年とこれから』（2023年6月）
山中 伸弥『人類の叡智を幸せにつなぐ 1．iPS細胞の可能性と課題』（2009年9月）
厚生労働省『再生医療とは』
*4）iPS細胞の作り方
京都大学iPS細胞研究所『均一で、安全なiPS細胞作りに挑む』（2010年7月）
京都大学iPS細胞研究所『CiRAについて 所長挨拶』
京都大学iPS細胞研究所『プラスミドを用いたマウスiPS細胞樹立に関するプロトコール論文　Nature Protocolsに掲載』（2010年2月）
日本ウイルス学会『第10章　プラスミドと薬剤耐性』
産業技術総合研究所『血液から作るヒトiPS細胞』（2012年5月）
*5）iPS細胞の問題点
京都大学iPS細胞研究所『治療として提供される再生医療、安全性・有効性に疑問 ―再生医療法に構造的課題か―』（2022年9月）
厚生労働省『ヒト iPS 細胞の品質及び安全性確保について』
高橋 政代『iPS 細胞の可能性と今後の課題』（2009年8月）
京都大学『iPS細胞研究を進めるための社会的課題と展望 －国際幹細胞学会でのクローズド・ワークショップの議論を基に－』（2009年12月）
内閣府『iPS細胞研究の社会的・倫理的課題への取り組み－国際的動向について（スペインでのクローズド・ワークショップでの議論を中心に）』（2010年1月）
*6）iPS細胞の実用化について
京都大学iPS細胞研究所『iPS細胞のこれまでの10年とこれから』（2023年6月）
財務省『iPS細胞 進歩と今後の展望』（2021年6月）
日本経済新聞『再生医療推進法が成立、iPS細胞の実用化促進』（2013年4月）
文部科学省『ｉＰＳ細胞研究についての文部科学省の取組』（2013年9月）
文部科学省『再生医療の実現化プロジェクト』（2012年）
日本医師学会『再生医療の発展と法的規制―再生医療等安全性確保法について』（2018年8月）
厚生労働省『再生医療について』
厚生労働省『再生医療等の安全性の確保等に関する法律について』（2013年5月）
*7）iPS細胞とSDGs
経済産業省『SDGs』
*8）まとめ
厚生労働省『再生医療～iPS細胞を含む先端医療技術～現状と課題』（2008年11月）