Efficient establishment of induced pluripotent stem cells from various animals.

The Journal of Animal Genetics (2019) 47, 11–20 はじめに 2006年にマウス体細胞由来の人工多能性幹細胞(iPS 細胞;induced pluripotent stem cells)の樹立が報告され 10年以上の歳月が経過した(Takahashiと Yamanaka 2006)。この間、2007年のヒト体細胞由来の iPS細胞の 樹立を皮切りに、ブタやウサギ、マーモセットなど様々 な動物由来の iPS細胞の樹立が報告されている(Ezashi ら 2009; Honda ら 2010; Takahashi ら 2007; Tomioka ら 2010)。iPS細胞と聞くと再生医療を連想する方が多い かもしれない。確かに再生医療実現のための重要な細 胞ではあるが、医学分野以外にも汎用性が高く有益な 細胞であることも紛れもない事実である。具体的な iPS細胞の有用性としては、多能性(様々な細胞に分 化できる能力)や無限に細胞分裂を続ける能力(無限 分裂能力)があげられる。近年では、動物遺伝育種学 研究分野が主として取り扱うウシやブタなどの家畜 や、ニワトリやウズラなどの家禽、さらには野生動物 由来の iPS細胞樹立も報告されている。この様な産業 動物や野生動物の iPS細胞を有効に活用することで、 動物遺伝育種学研究への貢献も視野に入れられる。 iPS細胞と同じように多能性と無限に分裂できる能力 を有する細胞として、胚性幹細胞(ES細胞 ; embryonic stem cells)が知られている。しかしながら、ES細胞の 樹立には、受精卵が必要である。一般的に、産業動物 由来の受精卵の取得は、マウスの様に簡単ではない。 特に、経済的価値が高い和牛や競走馬などの受精卵の 入手は非常に困難である。一方で、受精卵が入手困難 な産業動物であっても、極僅かな皮膚組織であれば、 入手できる場合がある。iPS細胞は、終末分化した体細 胞からでも樹立可能であるため、iPS細胞技術を利用す ることで、受精卵の取得が困難な産業動物においても 多能性幹細胞を作ることができる。同様のことが野生 動物にも当てはまる。特に、絶滅危惧種に関しては、 受精卵の取得は事実上不可能である。したがって現状 では、iPS細胞は、産業動物や野生動物の多能性幹細胞 の樹立を考える際の第一選択と言える。 一方で、iPS細胞には乗り越えなければならない課 題があることも事実である。具体的な課題として、「動 物種間のリプログラミングバリアの克服」や「細胞の 高品質化」があげられる。特に、マウスやヒト以外の 生物種由来の iPS細胞の樹立を考える際には、第一に 「動物種間のリプログラミングバリア」を乗り越えな ければならない。一般的に、マウスの初報で用いられ た、Oct3/4, Sox2, Klf4, c-Mycの 4遺伝子を導入すれば、 どんな生物由来の体細胞でも iPS細胞に出来ると考え られがちである。しかしながら、実際には一部の生物 を除いて、マウスの条件をそのまま適用しただけでは iPS細胞が樹立出来ない動物種も多数ある。この最大 の原因は、動物種によって、多能性維持のための遺伝 子ネットワークが進化上で異なるため、初期化に必要 な遺伝子や培養条件(特に制御しなければならないシ グナル)が種によって異なる点が挙げられる。したがっ て、動物種ごとに樹立条件を最適化させなければ、「動 物種間のリプログラミングバリア」が突破できず、対 象動物の iPS細胞の樹立が困難となる。筆者らは、こ れまで、マウスやヒト以外の動物において iPS細胞の 〔総説〕