卵黄嚢の造血幹細胞

造血幹細胞の多様な増殖能および分化能は、個体発生の特殊性によって決定されることは明らかです。なぜなら、ヒトでは個体発生の過程で造血の主要領域の局在さえも変化するからです。胎児卵黄嚢の造血前駆細胞は、赤血球系細胞株の形成に関与します。一次造血幹細胞が肝臓と脾臓に移動すると、これらの臓器の微小環境において、関与細胞のスペクトルが拡大します。特に、造血幹細胞はリンパ系細胞を生成する能力を獲得します。出生前期には、造血前駆細胞は最終的な局在領域に到達し、骨髄に分布します。子宮内発育中、胎児の血液には相当数の造血幹細胞が含まれています。例えば、妊娠13週目には、造血幹細胞レベルは単核血球総数の18%に達します。その後、その含有量は徐々に減少していきますが、出生前でも臍帯血中のHSCの量は骨髄中のHSCの量とほとんど変わりません。

古典的な概念によれば、哺乳類の胚発生における造血の局在の自然な変化は、多能性造血幹細胞が卵黄嚢から肝臓、脾臓、骨髄へと移行し、新たな微小環境へと移行することによって起こる。胚発生の初期段階では造血組織には多数の幹細胞が含まれるが、胎児が成熟するにつれてその数は減少するため、造血幹細胞を得るための最も有望な選択肢は、妊娠5～8週の流産組織から単離された胎児肝臓の造血組織であると考えられている。

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造血幹細胞の起源に関する疑問

胚における赤血球の形成が卵黄嚢の血液島から始まることは疑いようがありません。しかし、卵黄嚢造血細胞の体外分化能は非常に限られています（主に赤血球に分化します）。卵黄嚢造血幹細胞の移植では、長期間にわたり造血を回復できないことに注意する必要があります。これらの細胞は、成体HSCの前駆細胞ではないことが判明しました。真のHSCは、子宮内発育の3～5週目に、胃組織と血管内皮の形成領域（大動脈傍内臓胸膜、P-SP）だけでなく、大動脈、生殖腺、一次腎臓の代わりに中腎、いわゆるAGM領域にも出現します。 AGM領域の細胞は、造血幹細胞だけでなく、血管内皮細胞や骨組織形成過程に関与する破骨細胞の供給源となることが示されています。妊娠6週目には、AGM領域の初期造血前駆細胞が肝臓へと移行し、肝臓は出生まで胎児の主要な造血器官として機能します。

この点は細胞移植の観点から極めて重要であるため、ヒト胚発生過程における造血幹細胞（HSC）の起源という問題については、より詳細な説明が必要である。哺乳類および鳥類の造血幹細胞が胚体外起源であるという古典的な考えは、メトカーフとムーアの研究に基づいている。彼らは、卵黄嚢から単離されたHSCおよびその子孫をクローン化する手法を初めて用いた。彼らの研究成果は、移行理論の基礎となった。この理論によれば、HSCは最初に卵黄嚢に出現し、対応する微小環境が形成されるにつれて、一時的造血器官および終期造血器官に順次移入していく。こうして、最初に卵黄嚢に局在したHSCの生成が、終期造血の細胞的基盤として機能するという見解が確立された。

卵黄嚢造血前駆細胞は、最も初期の造血前駆細胞のカテゴリーに属します。その表現型は、AA4.1+CD34+c-kit+という式で表されます。成熟骨髄HSCとは異なり、Sca-1抗原およびMHC分子を発現しません。培養中の卵黄嚢HSCの表面膜上のマーカー抗原の出現は、胚発生中の分化と分化に対応しており、分化に伴い分化が決定された造血細胞株の形成が進むと考えられます。CD34およびThy-1抗原の発現レベルは低下し、CD38およびCD45RAの発現は増加し、HLA-DR分子が出現します。その後、サイトカインおよび成長因子によってin vitroで誘導される分化により、特定の細胞株の造血前駆細胞に特異的な抗原の発現が始まります。しかし、3つのクラスの脊椎動物（両生類、鳥類、哺乳類）の代表例における胚の造血研究、特に出生後の個体発生における終末期造血を担うHSCの起源の分析の結果は、古典的な概念と矛盾しています。検討対象のすべてのクラスの代表例において、胚発生中にHSCが発生する2つの独立した領域が形成されることが確立されています。胚外「古典的な」領域は卵黄嚢またはその類似体によって代表され、最近特定された胚内のHSC局在領域には傍大動脈間葉系およびAGM領域が含まれます。今日では、両生類と鳥類では終末期HSCは胚内の起源に由来するが、哺乳類とヒトでは卵黄嚢HSCの終末期造血への関与をまだ完全に排除できないと主張できます。

卵黄嚢における胎児の造血は、実際には一次赤血球造血であり、赤血球成熟の全段階において核が維持され、胎児型ヘモグロビンが合成されるという特徴があります。最新のデータによると、一次赤血球造血の波は、胚発生8日目に卵黄嚢で終了します。その後、卵黄嚢でのみ形成され、妊娠9日目に初めて出現する、決定的赤血球前駆細胞であるBFU-Eの蓄積期が続きます。胚発生の次の段階では、決定的赤血球前駆細胞であるCFU-Eに加えて、（！）肥満細胞とCFU-GMが既に形成されています。これは、胚発生における最終的造血前駆細胞が卵黄嚢で発生し、血流に乗って移動し、肝臓に定着してすぐに胚内造血の第一段階を開始するという見解の根拠です。この概念によれば、卵黄嚢は、一方では一次赤血球産生の場であると同時に、他方では胚発生における最終的造血前駆細胞の最初の供給源であると考えられます。

高い増殖能を持つコロニー形成細胞は、妊娠8日目、すなわち胎児の血管系と卵黄嚢が閉鎖するずっと前から卵黄嚢から分離できることが示されています。さらに、体外培養で卵黄嚢から得られた高い増殖能を持つ細胞は、骨髄幹細胞の培養増殖における対応するパラメータと変わらない大きさと細胞組成を持つコロニーを形成します。同時に、高い増殖能を持つ卵黄嚢のコロニー形成細胞を再移植すると、骨髄造血前駆細胞を用いた場合よりも、有意に多くの娘コロニー形成細胞と多能性前駆細胞が形成されます。

卵黄嚢造血幹細胞の最終的な造血における役割についての最終的な結論は、著者らがHSCの表現型および機能特性（AA4.1+WGA+、低密度および弱い接着特性）を備えた細胞の増殖を効果的にサポートする卵黄嚢内皮細胞（G166）の株を得た研究結果によって提供されることができた。後者の含有量は、C166細胞のフィーダー層で8日間培養したところ、100倍以上増加した。マクロファージ、顆粒球、巨核球、芽球、単球、およびBリンパ球およびTリンパ球前駆細胞が、C166細胞のサブレイヤー上で増殖した混合コロニーで確認された。内皮細胞のサブレイヤー上で増殖した卵黄嚢細胞は自己複製能があり、著者らの実験では最大3回の継代に耐えた。重症複合免疫不全症（SCID）の成熟マウスにおいて、これらの薬剤を用いた造血回復は、Tリンパ球およびBリンパ球に加え、あらゆる種類の白血球の形成を伴っていました。しかし、著者らは研究に10日齢胚の卵黄嚢細胞を用いており、この段階では胚内外の血管系が既に閉鎖しているため、卵黄嚢細胞中に胚内造血幹細胞が存在する可能性を排除することはできません。

同時に、卵黄嚢と胎児の血管系が合体する前（妊娠8～8.5日）に単離された初期発生段階の造血細胞の分化能を解析した結果、卵黄嚢にはT細胞およびB細胞の前駆細胞が存在するものの、胎児の体内には存在しないことが明らかになりました。in vitroシステムでは、胸腺上皮細胞および上皮下細胞の単層培養法を用いて、卵黄嚢単核細胞が前駆T細胞および成熟Tリンパ球へと分化しました。また、肝臓および骨髄の間質細胞の単層培養においても同様な培養条件下で、卵黄嚢単核細胞が前駆B細胞および成熟IglVT-Bリンパ球へと分化しました。

これらの研究の結果は、卵黄嚢の胚外組織から免疫系細胞が発達する可能性を示しており、一次T細胞株およびB細胞株の形成は、胚の造血器官の間質性微小環境の因子に依存しています。

他の研究者らは、卵黄嚢にはリンパ球分化能を持つ細胞が含まれており、そこから生じるリンパ球は性成熟した動物のリンパ球と抗原特性において差異がないことも示している。8～9日齢の胚の卵黄嚢細胞は、成熟したT細胞受容体レパートリーを有するCD3+CD4+-およびCD3+CD8+-リンパ球の出現を伴い、無胸腺細胞胸腺におけるリンパ球産生を回復させる能力があることが確立されている。したがって、胸腺は胚体外起源の細胞で満たされる可能性があるが、胚体内のリンパ球産生源から初期のTリンパ球前駆細胞が胸腺へ移行する可能性を排除することはできない。

同時に、卵黄嚢造血細胞を成人の放射線照射受容体に移植しても、必ずしも枯渇した造血組織局在領域の長期的な再増殖が得られるわけではなく、試験管内における卵黄嚢細胞はAGM領域の細胞よりも脾臓コロニーを著しく少なく形成する。場合によっては、9日齢胚の卵黄嚢細胞を使用することで、放射線照射受容体における造血組織の長期的（最長6か月）な再増殖を達成できる。著者らは、CD34+c-kit+表現型の卵黄嚢細胞は、枯渇した造血器官を再増殖させる能力においてAGM領域のものと差がないだけでなく、卵黄嚢にはそれらの細胞が約37倍多く含まれているため、より効果的に造血を回復させると考えている。

注目すべきは、実験では造血幹細胞マーカー抗原（c-kit陽性および／またはCD34陽性およびCD38陽性）を有する卵黄嚢造血細胞が用いられ、妊娠18日目にブスルファンを投与された雌マウスの仔マウスの肝臓または腹静脈に直接注入されたことである。この新生児マウスでは、ブスルファンによる造血幹細胞の消失により、自身の骨髄造血が著しく抑制された。卵黄嚢造血幹細胞移植後、11ヶ月間、レシピエントの末梢血中に、ドナーマーカーであるグリセロリン酸脱水素酵素を含む形成成分が検出された。卵黄嚢由来造血幹細胞は、血液、胸腺、脾臓、骨髄中のリンパ球系、骨髄系、赤血球系細胞の量を回復させることが明らかになった。また、卵黄嚢細胞を静脈内投与した場合よりも肝臓内投与した場合の方がキメリズム発現レベルが高かった。著者らは、初期胚（10日目まで）の卵黄嚢由来造血幹細胞が成体受容体の造血器官に正常に移植されるためには、肝臓の造血微小環境との予備的な相互作用が必要であると考えている。胚発生には、卵黄嚢細胞が最初に肝臓に移動し、その後成熟受容体の造血器官の間質に移植する能力を獲得する、特有の発達段階がある可能性がある。

この点に関して、放射線照射を受けた成熟した受容者に骨髄細胞を移植した後に免疫系細胞のキメリズムが頻繁に観察されることに留意すべきである。後者の血液では、受容者のBリンパ球、Tリンパ球、顆粒球の中にドナー表現型の細胞がかなり大量に存在し、この状態が少なくとも6か月続く。

哺乳類の造血細胞は、胚発生7日目に形態学的手法によって初めて検出され、卵黄嚢の血管内の造血島として表されます。しかし、卵黄嚢における自然な造血分化は、核を保持し胎児ヘモグロビンを合成する一次赤血球に限られます。しかしながら、胚体内のHSCの出現は卵黄嚢と胚の血管系の閉鎖と一致するため、卵黄嚢は発生中の胚の造血器官に移動し、成体動物で最終的な造血を提供するHSCの唯一の供給源であると伝統的に考えられてきました。この見解は、卵黄嚢細胞をin vitroでクローン化すると顆粒球とマクロファージが生じ、in vivoでは脾臓コロニーが生じるというデータによって裏付けられています。その後、移植実験の過程で、卵黄嚢自体では一次赤血球への分化しかできない卵黄嚢造血細胞が、新生児および成体SCIDマウスの肝臓微小環境において、欠損した胸腺または間質フィーダーが、成熟したレシピエント動物においても全ての造血系を回復させ、造血器官を再増殖させる能力を獲得することが確立されました。原理的には、これにより、これらの細胞を真のHSC、すなわち出生後に機能する細胞として分類することが可能になります。卵黄嚢は、AGM領域と共に、哺乳類における最終的な造血のためのHSCの供給源として機能すると考えられていますが、造血系の発達への寄与は依然として不明です。哺乳類の初期胚発生において、類似の機能を持つ2つの造血器官が存在する生物学的意味も不明です。

これらの疑問への答えの探求は継続している。生体内では、亜致死量照射を受けたTリンパ球およびBリンパ球の顕著な欠損を伴うSCIDマウスにおいて、8～8.5日齢の胚の卵黄嚢中にリンパ球新生を回復させる細胞が存在することが証明された。卵黄嚢造血細胞は腹腔内および脾臓および肝臓組織に直接注入された。16週後、レシピエントにおいて、ドナーMHC抗原で標識されたTCR/CD34 CD4+およびCD8+ Tリンパ球とB-220+IgM+ Bリンパ球が検出された。同時に、著者らは8～8.5日齢の胚の体内で、このような免疫系の回復を可能にする幹細胞は発見しなかった。

卵黄嚢造血細胞は高い増殖能を有し、in vitroにおいて長期間自己複製が可能です。一部の研究者は、これらの細胞を、赤血球系前駆細胞の生成期間が長い（約7ヶ月）ことに基づきHSCと同定しています。赤血球系前駆細胞は、赤血球系の骨髄前駆細胞と比較して、継代期間が長く、コロニーサイズが大きく、成長因子に対する感受性が高く、増殖期間が長いという点で異なります。さらに、適切な条件下での卵黄嚢細胞のin vitro培養では、リンパ系前駆細胞も形成されます。

提示されたデータから、卵黄嚢は骨髄幹細胞よりもコミットメントが低く、したがって増殖能力が高いHSCの供給源であると考えられる。しかし、卵黄嚢にはin vitroで長期間にわたり様々な造血分化系統を維持する多能性造血前駆細胞が含まれているにもかかわらず、HSCの完全性の唯一の基準は、造血細胞が破壊されたり遺伝的に欠陥があるレシピエントの造血器官を長期的に再増殖する能力である。したがって、重要な問題は、卵黄嚢の多能性造血細胞が移動して造血器官に増殖できるかどうか、そして成熟動物の造血器官を主要な造血系統の形成によって再増殖する能力を示す既知の研究を修正することが望ましいかどうかである。 1970年代には鳥類の胚において、確定的なGSCの胚内起源が特定されました。これは、他の脊椎動物の代表例を含め、GSCの胚外起源に関する従来の考えに疑問を投げかけるものでした。ここ数年、哺乳類やヒトにもGSCを含む同様の胚内領域が存在するという論文が発表されています。

この分野の基礎知識は、実践的な細胞移植学にとって極めて重要であることを改めて強調しておくべきである。なぜなら、それはHSCの好ましい供給源を決定するだけでなく、一次造血細胞と遺伝的に異質な生物との相互作用の特徴を確立するのにも役立つからである。器官形成期のヒツジ胚にヒト胎児肝臓の造血幹細胞を導入すると、キメラ動物が誕生することが知られており、その血液と骨髄にはヒト造血細胞の3～5%が安定して存在する。同時に、ヒトHSCは核型を変化させず、高い増殖率と分化能力を維持する。さらに、移植された異種造血幹細胞は宿主生物の免疫系や食細胞と衝突せず、腫瘍細胞に変化することもありません。これが、欠損遺伝子を導入した造血幹細胞やES細胞を用いた遺伝性遺伝子病理の子宮内矯正法の集中的な開発の基礎となりました。

しかし、胚発生のどの段階でこのような修正を行うのがより適切なのでしょうか。哺乳類では、着床直後（妊娠6日目）に初めて造血細胞が出現しますが、この段階では造血分化の形態学的兆候や造血器官の予備的形成はまだ見られません。この段階では、マウス胚の分散細胞が、放射線照射された受容体の造血器官を再増殖させる能力があり、ヘモグロビンまたはグリセロリン酸イソメラーゼの種類がそれぞれ宿主細胞と異なる赤血球とリンパ球、およびドナー細胞の追加の染色体マーカー（Tb）を形成します。哺乳類では、鳥類と同様に、卵黄嚢と同時に、共通血管床が閉鎖する前に、造血細胞が傍大動脈内臓胸膜の胚体内に直接出現します。 AA4.1+表現型の造血細胞はAGM領域から単離され、Tリンパ球、Bリンパ球、顆粒球、巨核球、そしてマクロファージを形成する多能性造血細胞として特徴付けられました。表現型的には、これらの多能性前駆細胞は成体動物の骨髄の造血幹細胞（CD34+c-kit+）に非常に近似しています。AGM領域の全細胞のうち、多能性AA4.1+細胞の数は少なく、その1/12以下しか占めていません。

ヒト胚においても、動物のAGM領域と相同性のある造血幹細胞（HSC）を含む胚内領域が同定されている。さらに、ヒトでは、高い増殖能を持つ多能性細胞の80%以上が胚体内に存在するが、これらの細胞は卵黄嚢にも存在する。これらの細胞の局在を詳細に解析したところ、数百個のこれらの細胞が密集し、背側大動脈の腹側壁の内皮細胞に近接して存在することが明らかになった。これらの細胞は表現型的にはCD34CD45+Lin細胞である。一方、卵黄嚢内、そして胚の他の造血器官（肝臓、骨髄）では、これらの細胞は単独で存在する。

その結果、ヒト胎児のAGM領域には、背側大動脈の腹側内皮と密接に関連する造血細胞クラスターが存在する。この接触は免疫化学レベルでも追跡可能であり、造血クラスターの細胞と内皮細胞はともに、血管内皮増殖因子Flt-3リガンド、その受容体FLK-1およびSTK-1、そして白血病幹細胞の転写因子を発現している。AGM領域では、間葉系由来細胞は、背側大動脈全体に沿って密集した円形の細胞束として表され、細胞間相互作用および遊走過程に積極的に関与する基質の糖タンパク質であるテネイシンCを発現している。

AGM領域の多能性幹細胞は、移植後、成熟した放射線照射マウスの造血を速やかに回復させ、長期間（最大8ヶ月間）にわたり効果的な造血を提供します。著者らは、卵黄嚢ではこのような特性を持つ細胞は発見しませんでした。本研究の結果は、別の研究のデータによって裏付けられています。その研究では、発生初期段階（10.5日）の胚において、AGM領域がHSCの定義に合致する唯一の細胞源であり、成熟した放射線照射受容体において骨髄系およびリンパ系の造血を回復させることが示されました。

AGM-S3間質細胞株はAGM領域から単離され、培養において分化前駆細胞（CFU-GM、BFU-E、CFU-E）および混合型コロニー形成単位（CFU-E）の生成をサポートします。AGM-S3細胞株をフィーダー細胞層上で培養すると、混合型コロニー形成単位（CFU-E）の含有量は10倍から80倍に増加します。このように、AGM領域の微小環境には、造血を効果的にサポートする間質性基底細胞が含まれており、AGM領域自体が胚の造血器官、すなわち成体動物の造血組織を形成する最終HSCの供給源として機能する可能性があります。

AGM領域の細胞構成を拡張した免疫表現型解析により、多能性造血細胞だけでなく、骨髄系およびリンパ系（Tリンパ球およびBリンパ球）への分化を指示された細胞も含まれていることが示された。しかし、AGM領域由来の個々のCD34+c-kit+細胞をポリメラーゼ連鎖反応（PCR）を用いて分子解析したところ、βグロビン遺伝子とミエロペルオキシダーゼ遺伝子のみが活性化され、CD34、Thy-1、および15の合成をコードするリンパ系遺伝子は活性化されていないことが明らかになった。系譜特異的遺伝子の部分的な活性化は、造血幹細胞および前駆細胞の生成における初期の個体発生段階の特徴である。 10 日目の胚の AGM 領域にある分化前駆細胞の数は肝臓よりも 2 ～ 3 桁少ないことを考慮すると、胚発生の 10 日目には AGM 領域での造血が始まったばかりであるのに対し、この期間の胎児の主な造血器官では造血細胞株がすでに発達していると言えます。

実際、生後9～11日目の卵黄嚢およびAGM領域の造血幹細胞は新生児の造血微小環境を再増殖させるものの、成体には再増殖させません。一方、生後12～17日目の胎児肝臓の造血前駆細胞は、もはや生後初期の微小環境を必要とせず、新生児と同等の状態で成体動物の造血器官に再増殖します。胎児肝臓HSCの移植後、放射線照射を受けた成体レシピエントマウスの造血はポリクローナルな特徴を示しました。さらに、標識コロニーを用いて、移植されたクローンの機能は、成体骨髄で明らかになるクローン継承に完全に依存していることが示されました。その結果、外因性サイトカインによる前刺激なしに、最も穏やかな条件下で標識された胎児肝臓HSCは、成体HSCの主な特性をすでに備えています。つまり、胎児後初期の微小環境を必要とせず、移植後に深い休眠状態に入り、クローン継承モデルに従って順次クローン形成へと動員されます。

クローン継承という現象について、もう少し詳しく説明する必要があることは明らかです。赤血球生成は、高い増殖能と、血液細胞の分化前駆細胞のすべての系統に分化する能力を持つ造血幹細胞によって行われます。通常の造血強度では、ほとんどの造血幹細胞は休眠状態にあり、増殖と分化のために動員され、互いに置き換わるクローンを次々に形成します。このプロセスはクローン継承と呼ばれています。造血系におけるクローン継承の実験的証拠は、レトロウイルス遺伝子導入によって特徴付けられたHSCの研究で得られました。成体動物では、造血はHSCの派生物である、同時に機能する多数の造血クローンによって維持されています。クローン継承の現象に基づいて、HSCを同定するための再増殖アプローチが開発されました。この原則によれば、生涯にわたって造血系を回復させることができる長期造血幹細胞 (LT-HSC) と、限られた期間にこの機能を実行する短期 HSC が区別されます。

造血幹細胞を再増殖アプローチの観点から考察すると、胎児肝造血細胞の特徴は、臍帯血や骨髄HSCの成長におけるコロニーよりもはるかに大きなサイズのコロニーを形成できることであり、これはあらゆる種類のコロニーに当てはまります。この事実だけでも、胎児肝造血細胞の増殖能が高いことを示しています。胎児肝造血前駆細胞のユニークな特性は、他の供給源と比較して細胞周期が短いことです。これは、移植時の造血器官の再増殖の有効性という観点から非常に重要です。成熟生物の供給源から得られた造血懸濁液の細胞組成を分析すると、個体発生の全段階において、核細胞は主に最終的に分化した細胞によって表され、その数と表現型は造血組織の提供者の個体発生年齢に依存することがわかります。特に、骨髄および臍帯血の単核細胞懸濁液は、リンパ球系の成熟細胞が50%以上を占めているのに対し、胎児肝臓の造血組織ではリンパ球が10%未満しか含まれていない。さらに、胎児および胎児肝臓における骨髄系細胞は主に赤血球系で代表されるのに対し、臍帯血および骨髄では顆粒球-マクロファージ系が優勢である。

胎児肝臓には、最も初期の造血前駆細胞が全て含まれていることも重要です。中でも、赤血球系、顆粒球系、巨核球系、そして多系統コロニー形成細胞が注目に値します。これらの前駆細胞の中でもより原始的なLTC-ICは、in vitroで5週間以上増殖・分化することが可能であり、免疫不全動物への同種移植や異種移植においても、レシピエントの体内に移植された後も機能的活性を維持します。

胎児肝臓において赤血球系細胞が優位を占める（造血要素の総数の最大90%）生物学的な便宜は、発育中の胎児の急速に増加する血液量に赤血球を供給する必要性による。胎児肝臓における赤血球生成は、胎児ヘモグロビン（A2U7）を含む、様々な成熟度の核赤血球前駆細胞によって代表される。A2U7は酸素との親和性が高いため、母体血液からの酸素の効率的な吸収を保証する。胎児肝臓における赤血球生成の増強は、エリスロポエチン（EPO）の合成の局所的増加と関連している。注目すべきは、胎児肝臓における造血細胞の造血能の実現にはエリスロポエチンのみで十分であるのに対し、骨髄および臍帯血HSCの赤血球造血へのコミットメントには、EPO、SCF、GM-CSF、IL-3からなるサイトカインと成長因子の組み合わせが必要であることです。同時に、胎児肝臓から単離された初期造血前駆細胞はEPO受容体を持たないため、外因性エリスロポエチンに反応しません。胎児肝臓単核細胞懸濁液における赤血球造血の誘導には、EPO受容体を発現するCD34+CD38+表現型を有する、より進行したエリスロポエチン感受性細胞の存在が必要です。

文献においては、胎芽期における造血の発達についてはまだコンセンサスが得られていません。胎芽期外および胎芽期内の造血前駆細胞の存在の機能的意義は確立されていません。しかしながら、ヒトの胎芽形成において肝臓が造血の中心臓器であり、妊娠6週から12週にかけて脾臓、胸腺、骨髄に分布する造血幹細胞の主な供給源となることは疑いの余地がありません。GDRは、出生前および出生後の発達期における対応する機能の遂行を確実にします。

胎児肝臓は、他の組織と比較して、造血幹細胞（HSC）の含有量が最も高いという特徴があることを改めて指摘しておく必要があります。胎児肝臓のCD344細胞の約30%はCD38表現型です。同時に、肝臓における造血初期段階におけるリンパ系前駆細胞（CD45+）の数は4%以下です。妊娠7週から17週にかけて胎児が成長するにつれて、Bリンパ球の数は毎月1.1%ずつ「段階的に」増加する一方で、造血幹細胞のレベルは恒久的に減少することが分かっています。

造血幹細胞の機能活性は、その由来となる胚の発育期間にも依存する。半流動培地中でSCF、GM-CSF、IL-3、IL-6、EPO存在下で培養した妊娠6～8週と9～12週のヒト胎児肝細胞のコロニー形成活性に関する研究では、発育初期の胎児肝臓造血幹細胞を播種した場合、コロニー総数が1.5倍高くなることが示された。同時に、胚発生6～8週の肝臓におけるCFU-GEMMなどの骨髄造血前駆細胞の数は、妊娠9～12週の3倍以上であった。一般に、妊娠第1トリメスターの胎児造血肝細胞のコロニー形成活性は、妊娠第2トリメスターの胎児肝細胞のコロニー形成活性よりも有意に高かった。

上記のデータは、胚発生初期の胎児肝臓が、初期造血前駆細胞の含有量の増加だけでなく、その造血細胞が様々な細胞株への幅広い分化を特徴としていることを示しています。胎児肝臓の造血幹細胞の機能活性におけるこれらの特徴は、その質的特性により、妊娠初期に採取した少量の細胞であっても移植することで顕著な治療効果が期待できるため、臨床的に一定の意義を持つ可能性があります。

しかしながら、効果的な移植に必要な造血幹細胞の量という問題は依然として未解決であり、依然として重要な課題です。サイトカインや成長因子による刺激を受けた胎児肝臓の造血細胞が体外で自己複製する高い能力を利用して、この問題を解決しようとする試みがなされています。初期胎児肝臓HSCをバイオリアクター内で持続的に灌流させると、2～3日後には、初期レベルの15倍の造血幹細胞量を得ることができます。比較のために、同じ条件下でヒト臍帯血HSCの産生量を20倍に増加させるには、少なくとも2週間かかることに留意する必要があります。

このように、胎児肝は、他の造血幹細胞源と比較して、分化前駆細胞と初期造血前駆細胞の含有量が高いという点で異なります。CD34+CD45Ra1 CD71l0W表現型の胎児肝細胞は、成長因子を添加した培養において、同様の臍帯血細胞と比較して30倍、骨髄HSCと比較して90倍多くのコロニーを形成します。これらの供給源における最も顕著な違いは、混合コロニーを形成する初期造血前駆細胞の含有量です。胎児肝中のCFU-GEMM量は、臍帯血および骨髄のそれぞれ60倍と250倍を超えています。

胎生18週（骨髄における造血開始期）まで、肝細胞の60%以上が造血機能の遂行に関与していることも重要です。ヒト胎児は発育13週までは胸腺を持たず、したがって胸腺細胞も存在しないため、妊娠6～12週の胎生肝からの造血細胞移植は、「移植片対宿主」反応の発生リスクを大幅に低減し、造血キメリズムを比較的容易に達成できるため、組織適合ドナーの選択を必要としません。