再生醫療夢想：iPS細胞研究不斷推進

再生醫療的歷史，既古老又新穎

失去光芒的眼睛、無法動彈的手腳、停止挑動的心臟，要是能讓它們恢復正常……眼鏡、義手義足、人工器官等替代手段，廣義上也可說是再生醫療。35年前，通過細胞移植修復疾病的所謂細胞療法開始受到巨大關注。這是因為，1981年從小白鼠胚胎成功培養出了胚胎幹細胞（ES細胞），1998年成功培養出了人類胚胎幹細胞。

由1個受精卵經過反覆的細胞分裂後終於形成了約60兆個成體細胞。幹細胞，是指在細胞分裂時具有複製自身並能分化成多種細胞能力（分化多向性）的細胞。其中，受精卵可以分化形成成體的所有細胞。

ES細胞是從受精卵經過6～7次分裂形成的早期胚胎培育而來的幹細胞，具有分化多向性，並幾乎有無限分裂生殖的可能性，作為再生醫療的細胞來源備受期待的同時，也還存在多個難題——使之安全分裂成目標細胞的誘導技術，抑制排斥反應的技術，而最大的障礙就是用人類受精卵培養的倫理問題。

世界各地正在開展把ES細胞誘導分化成人體其他細胞的研究，山中伸彌反其道而行之，成功分離出了與ES細胞性能相當的多功能幹細胞。

無需擔心倫理問題的幹細胞：2012年獲諾貝爾獎

他從ES細胞中經常發現的24個遺傳基因（轉錄因子）中，最終鎖定了其中4個（Oct3/4、Sox2、Klf4、c-Myc）進行研究，後來這4個遺傳基因被稱為「山中基因」。以逆轉錄病毒為DNA的載體，將這些遺傳基因組合到小白鼠的皮膚細胞中，就得到了功能類似於ES細胞的誘導性多功能幹細胞。之所以特意用小寫「i」命名為「iPS細胞（induced pluripotent stem cell）」，是希望能夠沾上風靡全世界的蘋果公司「iPod」的光。

其詳細製作方法和4個轉錄基因的情況，發表在美國科學雜誌《Cell（細胞）》2006年8月25日號上。不過，要把iPS細胞用於治療人類，還必須拿出人類iPS細胞也能製作的例證。從小白鼠到成功製作人類ES細胞花費了17年時間，而山中伸彌在次年2007年就成功製作出了人類iPS細胞。

由成纖維細胞培育而來的iPS細胞群。細胞群寬度的實際大小為約0.5mm（提供：山中伸彌教授）

京都大學山中伸彌教授（攝於2016年7月，時事社）

iPS細胞不僅可用於再生醫療領域，還潛藏著改變整個臨床醫學的可能性。比如說，將患者病灶細胞與他的正常細胞經過純淨培養得到的iPS細胞進行比較，可以弄清病理機制，便有望開發出治療藥物。出於擔心倫理問題而反對ES細胞的美國總統布希和教宗，都曾表示支持iPS細胞。所以，雖然當時還未有任何救治實績，2012年山中伸彌就獲得了諾貝爾醫學獎。

人類iPS細胞的發現，為實現再生醫療夢想的科學競賽打響了頭炮。

最初的製造方法有出現細胞癌化的擔心，而且製作效率也非常低。後來在選用遺傳基因和製作方法方面做了改進，安全性得以提高，最終從2014年起開始相關臨床研究。2014年9月12日，尖端醫療振興財團尖端醫療中心醫院（位於神戶市）為1位患有老年黃斑變性這一眼科難症的70多歲女性，移植了由其皮膚細胞培養的iPS細胞轉化而來的視網膜色素上皮細胞片層。

率領這個研究團隊的是日本理化學研究所的項目負責人、眼科醫生高橋政代。這個臨床實驗的主要目的是評估安全性，計劃檢驗的是移植後4年以上的時間內細胞的生長情況以及是否會出現癌化。目前2年已經過去，還沒有出現問題。但是，原本計劃在2015年實施的第2個病例，由於在從患者細胞培養製作的iPS細胞中發現了多個遺傳基因突變，已經終止實施。

關鍵：應對排斥反應和癌化

用患者本人細胞培養得到iPS細胞，在能夠抑制排斥反應這一移植手術的宿命難題意義上是有優勢的。但第1個病例，從用患者本人細胞培養製作出iPS細胞到使之分化成視網膜片層，包括謹慎的安全性確認等工作，一共花費了11個月時間，成本費用更是膨脹到以億為單位的金額。因此，下一次擬使用京都大學iPS細胞研究所的iPS細胞庫，在理化學研究所使之分化成用於移植的視網膜色素上皮細胞。採用這種方式，計劃2017年再次啟動移植試驗。

就像血型一樣，細胞也有被稱作人類白細胞抗原（HLA）的分型。就像O型血可以輸給任何人一樣，也有即使移植源自他人細胞也不產生排斥反應的細胞分型組合，京都大學正在加速構建高通用性型的iPS細胞庫。

京都大學iPS細胞研究所細胞調製設施（Fit）內，用來儲藏iPS細胞庫的儲存罐（提供：京都大學iPS細胞研究所）

HLA型據說有數萬種，從父母繼承同一型HLA的人（HLA同型），會形成類似於AA、BB、CC那樣的細胞型。比如AA型的人，即使把他的細胞移植到AB型、AC型的人身上，排斥反應也能夠控制在最小程度。據認為，如果是日本人中出現頻率高的HLA型，有HLA同型的75個人（75種）和140人，就能夠分別覆蓋80%和90%的日本人。如能達到這種規模，京都大學成功構建iPS細胞庫的勝算就相當大了。因此，京都大學有賴於京都大學附屬醫院、日本紅十字會、臍帶血銀行等的合作，正請求已知HLA同型的人們協助成為捐獻者。

京都大學正在利用這些捐獻體培養製造能用於醫療的高品質iPS細胞，預計到2017年度末，能夠覆蓋30～50%左右的日本人。

從最初開始，技術上最大的問題就是癌化問題，即便在改變了培養製作方法後的今天，仍然無法完全避免。iPS細胞如果能夠完全分化誘導為目標細胞當然再好不過，但如有未能分化的iPS細胞殘存的話，就要擔心是否會發生癌化問題了。能否使之完全分化，或能否找到如有目標之外物質混入其中便即刻清除的手段，成為了再生醫療能否走向成功的關鍵。

法律逐步完善，支持再生醫療儘早投入實用

國家通過修改法律等方式，從側面支持使用iPS細胞治療方法投入實用。2014年11月修訂了舊《藥事法》。如果細胞片層等「再生醫療產品」在治療試驗中能驗證安全性，那麼國家在判斷該藥品估計有效的階段，便可承認其在受限的銷售期間和銷售對象下的藥品資格。如果上市銷售一段時期內有效性得以驗證的話，就可以通過審查獲得正式認可。在過去的法律中，需要10多年時間才能得到正式認可，而現在預計能夠縮短到2～3年之內。

新法律據說在全世界也是最前端的。但也可以這麼說，日本搶先於世界承認再生醫療產品，體現了敢冒一切風險的決心。

另一方面，出於保護患者的目的，防止那些效果和安全性仍不確定的再生醫療濫用於自費醫療的新法律也已經實施。

新治療方法的開發研究在廣泛領域開展

使用iPS細胞治療心臟衰竭、脊髓損傷、帕金森氏症等各種疾病的應用研究正在穩步推進，已經從動物實驗發展到接近人體臨床研究的階段。

慶應義塾大學醫學部部長岡野榮之開展的是脊髓損傷治療的實用化研究。因事故或外傷引起的脊髓損傷很快會導致脊髓慢性損傷，要從自己的細胞培養製作iPS細胞，時間上根本來不及。因此，這個項目計劃使用上述的京都大學iPS細胞庫分化出神經幹細胞，在2017年度中期實施第1例人體試驗。接下來還將準備應用於治療中風。

而大阪大學的澤芳樹教授，則致力於製作出從iPS細胞分化而來的心肌片層，將其貼在心臟上用來治療心臟衰竭。

在京都大學，高橋淳教授正投身於用轉化自iPS細胞的多巴胺產出性神經細胞開發治療帕金森這一神經性疑難病症方法的研究。為應對老齡社會供血人群不足的問題，京都大學與日本紅十字會一起推進基於iPS細胞生產血小板和紅血球的項目。使用iPS細胞技術激發抗癌細胞活性治療癌症的計劃也在進行之中。

從人類iPS細胞誘導轉化而來的多巴胺產出性神經細胞（提供：京都大學iPS細胞研究所森實飛鳥）

也有人在挑戰培養製造整個器官組織。橫濱市立大學的谷口英樹教授，用從人類iPS細胞誘導轉化而來的肝臟前驅細胞（最終會分化為人類成體細胞的處在分化中間階段的細胞）等培養製造立體的「肝臟胚芽」獲得成功。

用iPS細胞開發新藥也有動作

人們也對從一開始就被視為兩大支柱之一的新藥開發充滿期待。

藥物候選物質最終能成為藥品的成功概率據說只有數萬分之一，有很多是因為中途發現了嚴重副作用等原因而放棄開發。iPS細胞可以成為事先預測這些副作用的工具。比如，使用從人體iPS細胞誘導轉化而來的肝臟細胞，就可以預測藥物對肝臟的毒性。此外，有些藥物的副作用可能導致發生了可能傷及性命的心律不整，也可以通過從iPS細胞誘導轉化而來的心肌細胞來預測。

人們寄以最大期待的是那些疑難病症。2012年，文部科學省和厚生勞動省發起了研究運用iPS細胞治療疑難病症的產學合作項目。這個項目的內容是，通過讓疑難病症患者提供皮膚或血液等成體細胞，在京都大學等5個基地培養製作iPS細胞，並誘導分化成患病部位的細胞，以此弄清病情進而開發出新藥來。項目組和厚生勞動省的50個疑難病症研究小組合作，並有7家製藥企業參與。京都大學和慶應義塾大學，從用於治療其他疾病的藥品中發現了可用於治療「進行性骨化性肌炎（FOP）」等6種疾病的候選治療藥物，計劃通過臨床試驗到達能投入實用。

國家已經支出了100億日圓規模用於使用iPS細胞治療方法的實用化，但在人才培養等方面還存在問題。日本再生醫療學會已經開始實施「再生醫療認定醫師」和「臨床培養師」的認定制度，開始真正重視培育那些培養和加工細胞的技術人員。

這10年來，雖說iPS細胞的臨床研究已經開始，但距離大家都能享受成果的那一天還有很長的路要走。但是，以相信iPS細胞的無限可能性而成為開拓先鋒的山中伸彌為代表，世界上很多科學家正在不懈努力，在注意安全性和效率、風險和效益的平衡的同時，不斷推進著相關研究。