幹細胞と再生
自己複製能を持つ幹細胞が組織を維持・置換する方法、細胞の運命をリセットする方法、そして一部の生物が失われた身体部位を再生する方法について。
Definition
幹細胞とは、自己複製能と、1つ以上の特殊な細胞型への分化能の両方を持つ細胞です。再生とは、失われた、または損傷した細胞、組織、あるいは身体部位の発生的な再成長または置換を指します。
Scope
この分野は、幹細胞生物学（自己複製能と多分化能の特性、胚性幹細胞と成体幹細胞の区別、幹細胞ニッチ）に加え、分化細胞の実験的リプログラミング、組織再生と修復のメカニズム、そして再生能力が加齢とともにどのように変化するかを扱います。組織がどのように構築され、維持され、修復されるかを説明するために、発生の原理を利用しています。
Sub-topics
Core questions
- 幹細胞に自己複製能と分化能の両方を与えるものは何ですか？
- 胚性幹細胞と成体幹細胞は、多分化能と役割においてどのように異なりますか？
- 分化細胞の運命はリセットできますか、またどのようにしてですか？
- なぜ一部の動物は臓器を再生できるのに、他の動物はできないのですか？
Key theories
- 胚性幹細胞の多能性
- 初期胚に由来する細胞は、体のすべての細胞型を形成する能力を保持したまま、無限に増殖させることができ、多能性が定義可能で維持可能な細胞状態であることを確立しました。
- 誘導による多能性リプログラミング
- 少数の特定の転写因子によって、分化細胞を多能性状態に戻すことができ、多分化能が制御入力によって支配され、実験的に回復可能であることを示しました。
Mechanisms
幹細胞は自己複製と分化のバランスを保ち、しばしば周囲の微小環境であるニッチからのシグナルによって調節されます。このニッチは幹細胞の同一性を維持し、細胞がいつ分化するかを制御します。多分化能は、体のすべての細胞型を形成できる多能性胚性幹細胞から、特定の臓器を維持するより限定的な成体（組織）幹細胞まで多岐にわたります。分化細胞は永続的に固定されているわけではありません。特定の転写因子を供給することで、それらを多能性にリプログラミングすることができ、一部の細胞は分化転換（transdifferentiation）することも可能です。再生は、発生プログラム（増殖、パターン形成、分化）を再利用して失われた構造を再構築しますが、再生能力の程度は種によって大きく異なり、加齢とともに低下する傾向があります。
Clinical relevance
幹細胞生物学とリプログラミングは、再生医療、疾患モデリング、創薬の基盤となっており、再生の理解は組織修復へのアプローチに情報を提供します。この項目は教育目的であり、医学的または治療的助言を提供するものではありません。
History
造血細胞に関する研究が幹細胞の概念を確立しました。1998年のヒト胚性幹細胞の樹立により、多能性ヒト細胞が研究に利用可能となり、2006年の分化細胞からの多能性誘導は、この分野を大きく変革し、ノーベル賞を受賞しました。
Key figures
- James Thomson
- Shinya Yamanaka
- John Gurdon
- Ernest McCulloch
- James Till
Related topics
Seminal works
- thomson1998
- takahashi2006
- gilbert2016
Frequently asked questions
- 細胞を幹細胞たらしめるものは何ですか？
- 幹細胞は、分裂によって自己を複製する能力と、より特殊な細胞型を生み出す能力の両方を持っており、これにより組織を維持または補充することができます。
- なぜ一部の動物は失われた手足を再生できるのに、他の動物はできないのですか？
- 再生は発生プログラムの再活性化に依存しており、種によって細胞がこれらのプログラムに再突入する容易さが異なるため、再生能力は動物界全体で大きく異なります。