細胞移植の限界、危険性、合併症

再生医療は、胚性幹細胞および前駆幹細胞の全能性および多能性の特性の臨床応用に基づいており、これにより、病人の損傷した組織や臓器を再生する特定の細胞株を体外および体内で作成することができます。

ヒトの胚性幹細胞および成体組織の幹細胞（いわゆる「成体」幹細胞）を治療目的で使用するという現実的な可能性は、もはや疑いの余地がありません。しかしながら、米国国立医学アカデミー（「幹細胞と未来の再生医療」、米国アカデミー出版）および米国国立衛生研究所（「幹細胞と将来の研究方向」、米国国立衛生研究所）の専門家は、適切な生物学的モデルを用いた実験において幹細胞の特性をより詳細に研究し、移植によるあらゆる影響を客観的に評価した上で、臨床において幹細胞を使用するよう推奨しています。

幹細胞は、3つの胚葉すべてにおける組織由来物の一部であることが確立されています。幹細胞は、網膜、角膜、皮膚表皮、骨髄、末梢血、血管、歯髄、腎臓、消化管上皮、膵臓、肝臓に存在します。最新の研究により、神経幹細胞は成人の脳と脊髄に局在することが証明されました。この衝撃的なデータは、科学者やメディアの注目を集めました。脳内のニューロンは、回復しない静的細胞集団の典型的な例であったからです。動物やヒトの脳では、個体発生の初期段階と後期段階の両方において、ニューロン、アストロサイト、オリゴデンドロサイトが神経幹細胞によって形成されます（「幹細胞：科学的進歩と将来の研究方向」、米国国立衛生研究所）。

しかし、通常の条件下では、成体組織の幹細胞の可塑性は発現しません。成体組織の幹細胞の可塑性を発揮させるには、幹細胞を単離し、サイトカイン（LIF、EGF、FGF）を含む培地で培養する必要があります。さらに、幹細胞由来物は、免疫系が低下した動物（γ線照射、細胞増殖抑制剤、ブスルファンなど）の体内に移植した場合にのみ、生着します。現在まで、放射線やその他の深刻な免疫抑制を引き起こす影響を受けていない動物において、幹細胞の可塑性が発現するという説得力のある証拠は得られていません。

このような状況下では、ES細胞の危険性は、まず異所性移植時に顕著になります。免疫不全マウスにES細胞を皮下注射すると、注射部位に奇形癌が発生します。さらに、ヒト胚の発生過程においては、動物の胚発生よりも染色体異常の発生頻度が高くなります。胚盤胞期において、正常な核型の細胞を含むヒト胚はわずか20～25%であり、体外受精によって得られた初期ヒト胚の圧倒的多数は、無秩序な染色体モザイクを呈し、数的および構造的異常を非常に多く伴います。

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幹細胞の有益な効果

臨床試験の予備的な結果は、幹細胞が患者に有益な効果をもたらすことを確認していますが、細胞移植の長期的な効果についてはまだ情報がありません。当初、文献ではパーキンソン病に対する胎児脳片移植の良好な結果に関する報告が主流でしたが、その後、患者の脳に移植された胎児または胎児の神経組織の有効な治療効果を否定するデータが現れ始めました。

20世紀半ば、致死量の放射線を浴びた動物に骨髄細胞を静脈内輸血すると造血機能が回復することが初めて発見され、1969年にはアメリカの研究者D.トーマスがヒトで初の骨髄移植を実施した。当時はドナーとレシピエントの骨髄細胞の免疫不適合のメカニズムに関する知識が不足していたため、移植の失敗が頻発し、移植片対宿主反応が発現して死亡率が高かった。ヒト白血球抗原（HbA）を含む主要組織適合抗原複合体の発見とそのタイピング法の改良により、骨髄移植後の生存率が大幅に向上し、この治療法が腫瘍血液学で広く使用されるようになった。10年後には、白血球除去療法を用いて末梢血から採取した造血幹細胞（HSC）の最初の移植が行われた。 1988年、フランスで初めて臍帯血が造血幹細胞（HSC）の供給源としてファンコニ貧血の小児の治療に用いられました。2000年末以降、造血幹細胞が様々な組織型細胞に分化する能力に関する報告が新聞で発表されるようになり、臨床応用の範囲が拡大する可能性が示唆されています。しかし、移植材料には造血幹細胞（HSC）に加え、様々な性質や特性を持つ非造血細胞不純物が多数含まれていることが判明しました。この点に関して、移植片の精製方法と細胞純度を評価する基準が開発されています。特に、CD34陽性細胞の陽性免疫選択法が用いられ、モノクローナル抗体を用いた造血幹細胞の分離が可能となっています。

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幹細胞療法の合併症

骨髄移植における合併症は、ほとんどの場合血液学的であり、長期にわたる医原性汎血球減少症を伴います。感染性合併症、貧血、出血が最も多く発生します。この点において、幹細胞を最大限に保存し、迅速かつ安定した造血回復を確実にするために、骨髄の採取、処理、保管の最適な方法を選択することが極めて重要です。移植の特性評価において、現在一般的に評価されているパラメータは、単核細胞および／または有核細胞の数、コロニー形成単位、CD34陽性細胞含有量です。残念ながら、これらの指標は、移植された幹細胞集団の実際の造血能力を間接的にしか評価できません。今日では、たとえ自家骨髄移植であっても、患者の長期的な造血回復に移植が十分であるかどうかを判断するための絶対的に正確なパラメータは存在しません。移植片の処理、凍結保存、検査に関する厳格な基準がないため、一般的な基準の策定は極めて困難です。さらに、個々の患者において造血回復の成功のパラメータに影響を与える様々な要因を総合的に考慮する必要があります。自家骨髄移植においては、それらの中で最も重要なのは、過去の化学療法回数、前処置レジメンの特性、骨髄を採取した疾患期間、そして移植後のコロニー刺激因子の使用計画です。さらに、移植前の化学療法が骨髄幹細胞に悪影響を及ぼす可能性があることも忘れてはなりません。

同種骨髄移植では、重篤な中毒性合併症の発生率が大幅に増加します。この点で、サラセミアにおける同種骨髄移植に関する統計データが重要です。欧州骨髄移植グループの報告書には、重症サラセミア患者への骨髄移植が約800件登録されています。サラセミアにおける同種移植は、ほとんどの場合、HLAが一致する兄弟姉妹から行われますが、これは、部分的に適合する血縁ドナーまたは適合する非血縁ドナーからの幹細胞材料の移植中に、重篤な合併症と高い死亡率と関連しています。致命的な感染性合併症のリスクを最小限に抑えるため、患者は層流のある隔離された無菌ボックスに入れられ、低細菌食または無菌食が与えられます。腸の細菌汚染除去のため、非吸収性の抗生物質と抗真菌薬が経口投与されます。予防のために、アムホテリシンBが静脈内投与されます。全身感染症の予防は、移植前日にアミカシンとセフタジジムを処方することで強化され、患者が退院するまで継続されます。すべての血液製剤は、輸血前に30グレイの放射線照射を受けます。移植中の経腸栄養は必須条件であり、自然な方法での食事制限の直後から開始されます。

免疫抑制剤の高い毒性は、多くの合併症を伴い、吐き気、嘔吐、粘膜炎、腎障害、間質性肺炎を引き起こすことがよくあります。化学療法の最も重篤な合併症の一つは肝静脈閉塞症であり、移植後早期の死亡につながります。門脈血栓症の危険因子には、患者の年齢、肝炎および肝線維症の存在、そして骨髄移植後の免疫抑制療法などがあります。肝静脈閉塞症は、サラセミアにおいて特に危険であり、サラセミアは肝ヘモジデローシス、肝炎、肝線維症を伴います。これらは輸血療法に伴うことが多い症状です。門脈系静脈血栓症は移植後1～2週間で発症し、血中ビリルビン値およびトランスアミナーゼ活性の急激な上昇、肝腫大の進行、腹水、脳症、上腹部痛を特徴とする。剖検材料の組織学的観察では、内皮損傷、内皮下出血、肝小葉中心性細胞の損傷、肝細静脈および中心静脈の血栓性閉塞が認められる。サラセミア患者において、細胞増殖抑制薬の毒性作用に関連する致死的な心停止の症例が報告されている。

移植前期には、シクロホスファミドおよびブスルファンが、尿路上皮細胞の病理学的変化を伴う中毒性出血性膀胱炎を引き起こすことがよくあります。骨髄移植におけるシクロスポリンAの使用は、腎毒性および神経毒性、高血圧症候群、体内の体液貯留、肝細胞溶解を伴うことがよくあります。性機能障害および生殖機能障害は、女性に多く見られます。幼児では、移植後、思春期の発達には通常影響はありませんが、年長児では、性機能の発達に非常に深刻な病理が見られ、不妊症に至ることもあります。移植自体に直接関連する合併症としては、同種骨髄細胞の拒絶反応、ABO不適合、急性および慢性の移植片対宿主病などがあります。

ABO不適合骨髄移植を受けた患者では、移植後330～605日間、宿主とドナーの同種凝集素が産生され、溶血が長期間持続し、輸血の必要性が著しく増加する可能性があります。この合併症は、0型赤血球のみを輸血することで予防できます。移植後、自己免疫性好中球減少症、血小板減少症、または汎血球減少症を呈する患者もおり、これらの症状の改善には脾臓摘出が必要となります。

HLA一致同種骨髄移植後100日以内に、レシピエントの35～40%に急性移植片対宿主病（GVHD）が発症します。皮膚、肝臓、腸管への病変の程度は、発疹、下痢、中等度の高ビリルビン血症から、皮膚の落屑、腸閉塞、急性肝不全まで様々です。サラセミア患者における骨髄移植後の急性GVHD発症率は、グレードIが75%、グレードII以上が11～53%です。全身性多臓器症候群としての慢性GVHDは、通常、同種骨髄移植後100～500日以内に、患者の30～50%に発症します。皮膚、口腔、肝臓、眼、食道、上気道が影響を受けます。慢性移植片対宿主病は、皮膚や肝臓、あるいはその両方が侵される限定的な形態と、全身の皮膚病変に加えて慢性の侵襲性肝炎、眼、唾液腺、その他の臓器の病変がみられる広範囲の形態に区別されます。重度の免疫不全に起因する感染性合併症により死亡することが多いです。サラセミアでは、同種HLA適合骨髄移植患者のうち、軽度の慢性移植片対宿主病は12%、中等度の慢性移植片対宿主病は3%、重度の慢性移植片対宿主病は0.9%に発症します。骨髄移植の重篤な合併症として、術後50～130日で発症する拒絶反応があります。拒絶反応の頻度は、前処置レジメンによって異なります。特に、準備期間中にメトトレキサートのみを投与されたサラセミア患者では、骨髄移植の拒絶反応が症例の 26% で観察され、メトトレキサートとシクロスポリン A の併用では症例の 9% で、シクロスポリン A のみの投与では症例の 8% で観察されました (Gaziev et al.、1995)。

骨髄移植後の感染性合併症は、ウイルス、細菌、真菌によって引き起こされます。これらの合併症の発症は、前処置期間中の化学療法薬による深刻な好中球減少症、細胞増殖抑制剤による粘膜バリアの損傷、および移植片対宿主反応に関連しています。感染性合併症は、発症時期によって3つの段階に分けられます。第1段階（移植後1ヶ月で発症）では、粘膜バリアの損傷と好中球減少症が顕著で、ウイルス感染（ヘルペス、エプスタイン・バーウイルス、サイトメガロウイルス、水痘帯状疱疹）や、グラム陽性菌およびグラム陰性菌、カンジダ菌、アスペルギルスによる感染を伴うことがよくあります。移植後早期（移植後2ヶ月目および3ヶ月目）に最も重篤な感染症はサイトメガロウイルスであり、第2段階の感染性合併症で患者の死亡につながることがよくあります。サラセミアでは、骨髄移植後のサイトメガロウイルス感染症がレシピエントの1.7～4.4%に発症します。第3期は移植後後期（術後3ヶ月）に見られ、重症複合免疫不全症を特徴とします。この時期には、水痘帯状疱疹ウイルス、連鎖球菌、ニューモシスチス・カリニ、髄膜炎菌、インフルエンザ菌、および肝向性ウイルスによる感染症がよく見られます。サラセミアでは、骨髄移植後の患者の死亡率は、細菌性および真菌性敗血症、特発性間質性肺炎およびサイトメガロウイルス肺炎、急性呼吸窮迫症候群、急性心不全、心タンポナーデ、脳出血、静脈閉塞性肝疾患、および急性移植片対宿主病と関連しています。

現在、骨髄から純粋な造血幹細胞集団を分離する方法の開発において、一定の成果が得られています。臍帯血からの胎児血採取技術が改良され、臍帯血から造血細胞を分離する方法も確立されました。科学誌では、造血幹細胞をサイトカインを含む培地で培養すると増殖できることが報告されています。造血幹細胞の増殖用に特別に設計されたバイオリアクターを用いることで、骨髄、末梢血、または臍帯血から分離された造血幹細胞のバイオマスが大幅に増加します。造血幹細胞の増殖が可能になったことは、細胞移植の臨床開発に向けた重要な一歩です。

しかし、造血幹細胞をin vitroで増殖させる前に、均質な造血幹細胞集団を単離する必要がある。これは通常、蛍光標識または磁気標識を共有結合させたモノクローナル抗体で造血幹細胞を選択的に標識し、適切な細胞選別装置を用いて単離するマーカーを用いることで達成される。一方で、造血幹細胞の表現型特性の問題は依然として完全に解決されていない。A. Petrenko、V. Grishchenko (2003) は、表面にCD34、AC133、Thy1抗原を有し、CD38、HLA-DR、その他の分化マーカーを有さない細胞（CD34+Liir表現型の細胞）を造血幹細胞の候補としている。系統（Lin）マーカーには、グリコフォリンA（GPA）、CD3、CD4、CD8、CD10、CD14、CD16、CD19、CD20（Muench, 2001）が含まれます。CD34+CD45RalüW CD71low表現型、およびCD34+Thyl+CD38low/c-kit/low表現型の細胞は、移植に有望と考えられています。

効果的な移植に十分な造血幹細胞数という問題は依然として課題となっている。現在、造血幹細胞の供給源は骨髄、末梢血、臍帯血、そして胎児肝である。造血幹細胞の増殖は、血管内皮細胞および造血成長因子の存在下で培養することによって達成される。様々なプロトコルにおいて、骨髄タンパク質、末梢血幹細胞（SCF）、エリスロポエチン、インスリン様成長因子、コルチコステロイド、エストロゲンが造血幹細胞の増殖を誘導するために使用される。in vitroにおいてサイトカインを組み合わせて用いることで、培養2週目末に造血幹細胞の産生がピークに達し、造血幹細胞プールを大幅に増加させることが可能である。

従来、臍帯血造血幹細胞移植は主に血芽球症の治療に用いられてきました。しかし、臍帯血細胞移植を成功させるために必要な造血細胞の最小量は、レシピエントの体重1kgあたり3.7×10 ^{7 個の}有核細胞です。使用する臍帯血造血幹細胞の数が少ないと、移植不全や疾患再発のリスクが著しく高まります。そのため、臍帯血造血幹細胞移植は主に小児の血芽球症の治療に用いられています。

残念ながら、臍帯血造血細胞の入手基準や臨床使用の標準化されたプロトコルは未だ存在せず、そのため臍帯血幹細胞自体は移植用造血細胞の法的に認められた供給源ではありません。さらに、海外に存在する臍帯血バンクの活動や組織を規定する倫理的・法的規範も存在しません。一方で、安全な移植のためには、すべての臍帯血サンプルを綿密にモニタリングする必要があります。妊婦から血液を採取する前に、その同意を得る必要があります。妊婦は全員、HBs抗原保有率、C型肝炎、HIV、梅毒ウイルスに対する抗体の有無を検査する必要があります。臍帯血サンプルは、有核細胞数、CD34+、コロニー形成能について標準検査を受ける必要があります。さらに、HbA型判定、ABO式血液型とRh因子による血液型の判定も行われます。必要な検査手順としては、無菌性を確認するための細菌培養、HIV-1およびHIV-2感染、HBs抗原、C型肝炎ウイルス、サイトメガロウイルス感染、HTLY-1およびHTLY-II、梅毒およびトキソプラズマ症の血清学的検査があります。さらに、サイトメガロウイルスおよびHIV感染を検出するために、ポリメラーゼ連鎖反応（PCR）検査を実施します。α-サラセミア、鎌状赤血球貧血、アデノシンデアミナーゼ欠損症、ブルトン型無ガンマグロブリン血症、ハーラー病、ポンター病などの遺伝性疾患を検出するために、臍帯血GSC分析を検査プロトコルに追加することが推奨されます。

移植準備の次の段階は、造血幹細胞の保存です。準備段階において、細胞の生存にとって最も危険な手順は、凍結と解凍です。造血細胞を凍結すると、結晶形成により細胞の大部分が破壊される可能性があります。細胞死の割合を低減するために、特殊な物質（凍結保護剤）が使用されます。凍結保護剤としては、DMSOが最も一般的に使用され、最終濃度は10%です。しかし、この濃度のDMSOは直接的な細胞毒性効果を特徴としており、これは最小限の曝露条件下でも発現します。細胞毒性効果を低減するには、曝露モードの温度を0℃に厳密に維持し、解凍中および解凍後の材料処理に関する規則（すべての操作の速度、複数回の洗浄手順の使用）を遵守する必要があります。5%未満のDMSO濃度は、凍結期間中に造血細胞の大量死を引き起こすため、使用しないでください。

造血幹細胞の懸濁液混合物に赤血球不純物が存在すると、赤血球抗原に対する不適合反応を引き起こすリスクがあります。同時に、赤血球を除去すると、造血細胞の損失が大幅に増加します。この点に関して、造血幹細胞を非分画で分離する方法が提案されています。この場合、核細胞を低温による損傷から保護するために、10％DMSO溶液と-80℃までの一定速度冷却（GS/分）が使用され、その後、細胞懸濁液は液体窒素で凍結されます。この凍結保存法は赤血球の部分的な溶解をもたらすと考えられているため、血液サンプルを分画する必要はありません。移植前に、細胞懸濁液を解凍し、ヒトアルブミン溶液または血清で遊離ヘモグロビンとDMSOを除去します。この方法を用いた造血前駆細胞の保存性は、臍帯血の分画後よりも確かに高くなりますが、ABO不適合赤血球の輸血による輸血合併症のリスクは残ります。

HLA検査および型別化された造血幹細胞（HSC）サンプルを保管するためのバンクシステムを構築すれば、上記の問題を解決できる可能性があります。しかし、そのためには倫理的および法的規範の策定が必要であり、現在議論が行われている段階です。バンクネットワークを構築する前に、造血幹細胞の採取、分画、検査、型別、そして凍結保存の手順の標準化に関する多くの規制や文書を制定する必要があります。造血幹細胞バンクを効果的に運営するための必須条件として、世界骨髄ドナー協会（WMDA）および米国国立骨髄ドナープログラム（NMDP）の登録簿と連携するためのコンピュータ基盤の構築が挙げられます。

さらに、特に臍帯血造血細胞を用いた体外造血幹細胞（HSC）増殖法の最適化と標準化が不可欠です。臍帯血HSCの増殖は、HLAシステムに適合するレシピエント候補の数を増やすために不可欠です。臍帯血は少量であるため、含まれるHSCの数では通常、成人患者の骨髄再生を保証できません。同時に、非血縁者間移植を実施するには、十分な数の型別HSCサンプル（レシピエント1人あたり1万～150万個）を入手する必要があります。

造血幹細胞移植は、骨髄移植に伴う合併症を排除するものではありません。解析によると、臍帯血幹細胞移植では、レシピエントの23%に重度の急性移植片対宿主病が、25%に慢性の移植片対宿主病が発現することが示されています。腫瘍性血液疾患患者においては、臍帯血幹細胞移植後1年間に急性白血病の再発が症例の26%で観察されています。

近年、末梢血造血幹細胞移植法が急速に発展しています。末梢血中の造血幹細胞（HSC）の含有量は非常に少ないため（10万個の血液細胞あたり1個）、特別な準備なしに分離することは意味がありません。そのため、ドナーにはまず、骨髄中の造血細胞を血液中に放出する薬物刺激療法が行われます。この目的で、シクロホスファミドや顆粒球コロニー刺激因子といった、決して無害とは言えない薬剤が使用されます。しかし、HSCを末梢血に動員した後でも、末梢血中のCD34陽性細胞の含有量は1.6%を超えません。

臨床における造血幹細胞の動員には、骨痛がほぼ自然に発生することを除けば、比較的良好な耐容性を持つS-SECが最もよく使用されます。最新の血液分離装置を使用することで、造血幹細胞を効果的に分離できることに留意する必要があります。しかし、通常の造血条件下では、骨髄懸濁液と同等の再増殖能力を持つ十分な数の造血幹細胞を得るためには、少なくとも6回の手順を実行する必要があります。このような手順ごとに、分離装置で10～12リットルの血液を処理する必要があり、血小板減少症および白血球減少症を引き起こす可能性があります。分離手順では、ドナーに抗凝固剤（クエン酸ナトリウム）を投与しますが、体外遠心分離中に血小板が接触活性化されることが排除されるわけではありません。これらの要因は、感染性および出血性合併症の発生につながる条件を作り出します。この方法のもう一つの欠点は、動員反応に大きなばらつきがあることであり、そのため、最大レベルを決定するためにドナーの末梢血中のHSC含有量を監視する必要がある。

自家造血幹細胞移植は、同種移植とは異なり、拒絶反応の発生を完全に排除します。しかしながら、自家造血幹細胞移植には、移植時に白血病クローン細胞が再注入される可能性が高いという大きな欠点があり、その適用範囲が限定されます。さらに、免疫介在性の「移植片対腫瘍」効果がないため、悪性血液疾患の再発頻度が大幅に増加します。したがって、骨髄異形成症候群において腫瘍性クローン造血を排除し、正常なポリクローナル造血を回復させる唯一の根本的な治療法は、同種造血幹細胞移植を伴う強力な多剤化学療法です。

しかし、この場合でも、ほとんどの血芽球症の治療は、患者の生存期間の延長と生活の質の向上のみを目的としています。いくつかの大規模研究によると、造血幹細胞移植後の再発のない長期生存は、腫瘍血液学的患者の40％で達成されています。HLA適合兄弟の幹細胞を使用する場合、病歴が短く、芽球数が最大10％で、細胞遺伝学的に良好な若い患者で最良の結果が観察されます。残念ながら、骨髄異形成疾患の患者における造血幹細胞移植手順に関連する死亡率は依然として高く（ほとんどの報告で約40％）なっています。米国の国立骨髄ドナープログラムの10年間の研究結果（患者510人、平均年齢38歳）によると、2年間の再発のない生存率は29％で、再発の可能性は比較的低い（14％）ことが示されています。しかし、非血縁者からの造血幹細胞移植に伴う死亡率は非常に高く、2年間で54%に達します。ヨーロッパの研究でも同様の結果が得られました（患者118人、年齢中央値24歳、2年無再発生存率28%、再発率35%、死亡率58%）。

集中化学療法とそれに続く同種造血細胞による造血回復過程において、免疫血液学的合併症および輸血合併症がしばしば発生します。これらの合併症は主に、ヒトの血液型がMHC分子とは独立して遺伝するという事実に起因します。そのため、ドナーとレシピエントが主要なHLA抗原について適合していても、両者の赤血球の表現型が異なる可能性があります。レシピエントがドナーの赤血球抗原に対する抗体を既に保有している場合の「重度」不適合と、ドナーがレシピエントの赤血球抗原に対する抗体を保有している場合の「軽度」不適合に区別されます。「重度」不適合と「軽度」不適合が併存するケースも考えられます。

造血幹細胞移植による血芽球腫に対する骨髄および臍帯血造血幹細胞の同種移植の臨床的有効性の比較分析の結果、臍帯血造血幹細胞の同種移植を受けた小児では、移植片対宿主反応を発現するリスクが大幅に減少するが、好中球および血小板数の回復にはより長い期間が見られ、移植後100日の死亡率の発生率も高くなることが示された。

早期死亡の原因を研究することで、同種造血幹細胞移植の禁忌を明らかにすることができました。その中で最も重要なものは次のとおりです。

• レシピエントまたはドナーにおけるサイトメガロウイルス感染の検査結果が陽性であること（予防治療なし）。
• 急性放射線症;
• 患者に真菌感染症が存在するか、あるいはその疑いがある場合（殺菌薬による全身的早期予防を実施していない場合）
• 血芽球症では、患者は細胞増殖抑制剤による長期治療を受けた（突然の心停止や多臓器不全の可能性が高いため）。
• HLA非一致ドナーからの移植（シクロスポリンAによる急性移植片対宿主反応の予防なし）
• 慢性C型ウイルス性肝炎（肝静脈閉塞症を発症するリスクが高いため）。

このように、造血幹細胞移植は重篤な合併症を引き起こす可能性があり、多くの場合、死に至ります。移植後早期（移植後100日まで）には、感染性合併症、急性移植片対宿主病、移植片拒絶反応（ドナー造血幹細胞の移植不全）、静脈閉塞性肝疾患、そして高いリモデリング率を特徴とする前処置レジメンの毒性による組織損傷（皮膚、血管内皮、腸管上皮）などが挙げられます。移植後後期の合併症には、慢性移植片対宿主病、基礎疾患の再発、小児の成長遅延、生殖器系および甲状腺の機能不全、眼の損傷などがあります。

最近、骨髄細胞の可塑性に関する論文発表に伴い、造血幹細胞（HSC）を心臓発作などの疾患の治療に利用するという考えが浮上しました。いくつかの動物実験はこの可能性を裏付けていますが、骨髄細胞の可塑性に関する結論は確認が必要です。移植されたヒト骨髄細胞が骨格筋、心筋、または中枢神経系細胞へと容易に変化すると考える研究者は、この状況を考慮すべきです。造血幹細胞がこれらの臓器の再生における自然な細胞源であるという仮説には、確固たる証拠が必要です。

特に、V. ベレンコフ（2003年）によるオープンランダム化試験の初結果が発表されました。この試験の目的は、中等度から重度の慢性心不全患者におけるC-SvK（すなわち、自己造血幹細胞の血中への動員）の臨床状態、血行動態、神経体液性状態への影響を研究し、標準治療（アンジオテンシン変換酵素阻害薬、β遮断薬、利尿薬、強心配糖体）を背景とした安全性を評価することでした。試験結果の初発表において、プログラムの著者らは、O-SvKを支持する唯一の根拠は、この薬剤による治療を背景としたすべての臨床パラメータおよび血行動態パラメータにおいて明白な改善を示した1人の患者を治療した結果であると指摘しています。しかし、梗塞後領域でHSCが血流に動員され、それに続いて心筋が再生するという理論は確認されず、臨床動態が陽性の患者であっても、ドブタミンを用いたストレス心エコー検査では瘢痕領域に生存心筋領域の出現は明らかにされなかった。

現時点では、日常臨床において細胞補充療法を広く導入することを推奨するには、明らかにデータが不十分であることに留意すべきです。再生細胞療法の様々な選択肢の有効性を判断し、その適応症と禁忌を策定し、再生形成療法と従来の外科的治療または保存的治療との併用に関するガイドラインを策定するには、適切に設計された質の高い臨床研究が必要です。どの骨髄細胞集団（造血幹細胞または間質細胞）がニューロンや心筋細胞を生成できるかという疑問に対する答えは未だに得られていません。また、生体内でどのような条件がこれに寄与するかも不明です。

これらの分野での研究は多くの国で行われています。米国国立衛生研究所の急性肝不全シンポジウムの要約では、有望な治療法として、肝移植に加えて、異種または同種肝細胞の移植、そしてバイオリアクターと肝細胞の体外接続が挙げられています。機能的に活性な外来肝細胞のみが、レシピエントの肝臓に効果的なサポートを提供できるという直接的な証拠があります。単離肝細胞を臨床使用するには、細胞バンクを作成する必要があり、これにより細胞の単離から使用までの時間が大幅に短縮されます。単離肝細胞バンクを作成する最も適切な方法は、液体窒素中での肝細胞の凍結保存です。このような細胞を臨床で急性および慢性肝不全の患者に使用すると、かなり高い治療効果が明らかになっています。

肝細胞移植は実験および臨床において楽観的で有望な成果を上げていますが、未だ解決にほど遠い多くの問題を抱えています。例えば、単離肝細胞の採取に適した臓器が限られていること、単離方法が不十分であること、肝細胞を保存するための標準化された方法が存在しないこと、移植細胞の増殖・増殖制御のメカニズムが不明瞭であること、同種肝細胞の生着または拒絶反応を評価するための適切な方法が存在しないことなどが挙げられます。また、同種細胞および異種細胞を用いた移植免疫の存在も問題となりますが、同所性肝移植ほどではありませんが、免疫抑制剤の使用、単離肝細胞のカプセル化、または酵素による特別な処理が必要となります。肝細胞移植は、拒絶反応という形でレシピエントとドナーの間で免疫衝突を引き起こすことが多く、細胞増殖抑制剤の使用が必要になります。この問題の解決策の 1 つは、ポリマー微多孔性キャリアを使用して肝細胞を分離することです。これにより、カプセル膜が宿主の免疫化にもかかわらず肝細胞を効果的に保護するため、肝細胞の生存率が向上します。

しかし、急性肝不全においては、肝細胞が新しい環境に生着し、最適な機能段階に達するまでに比較的長い時間を要するため、このような肝細胞移植は効果的ではありません。単離肝細胞の異所性移植における胆汁分泌は潜在的な制約であり、バイオリアクターを用いる場合、ヒトタンパク質と異種肝細胞が産生するタンパク質の種の不一致が大きな生理学的障壁となります。

文献には、骨髄間質幹細胞の局所移植が骨欠損の効果的な修復を促進し、この場合の骨組織の修復は自然治癒再生よりも強力に進行するという報告があります。実験モデルを用いたいくつかの前臨床研究は、整形外科における骨髄間質細胞移植の可能性を説得力を持って示していますが、最も単純な症例であっても、これらの方法を最適化するにはさらなる研究が必要です。特に、体外における骨芽細胞間質細胞の増殖に最適な条件はまだ見つかっておらず、理想的なキャリア（マトリックス）の構造と組成も未開発です。骨の体積再生に必要な最小細胞数も未だ解明されていません。

間葉系幹細胞は、トランスジェニック可塑性、すなわち、元の細胞株とは表現型が関連のない細胞型に分化する能力を示すことが証明されています。最適な培養条件下では、ポリクローナル骨髄間質性幹細胞株は、in vitro で 50 回以上の分裂に耐えることができ、1 ml の骨髄穿刺液から数十億個の間質細胞を得ることができます。しかし、間葉系幹細胞の集団は不均一であり、コロニーサイズの変動、形成速度の違い、線維芽細胞のような紡錘形から大きな扁平細胞まで、細胞型の形態的多様性の両方によって表されます。表現型の不均一性は、間質性幹細胞の培養開始からわずか 3 週間後に観察されます。つまり、一部のコロニーは骨組織の結節を形成し、他のコロニーは脂肪細胞のクラスターを形成し、さらにまれに軟骨組織の島を形成するコロニーもあります。

胎児神経組織の移植は、当初は中枢神経系の変性疾患の治療に用いられていました。近年では、神経幹細胞から得られたニューロスフェアの細胞成分が、胎児脳組織の代わりに移植されています（Poltavtseva, 2001）。ニューロスフェアには、ニューロンと神経膠細胞の分化前駆細胞が含まれており、移植後に失われた脳機能の回復が期待されています。ラット脳の線条体領域に分散させたニューロスフェア細胞を移植したところ、増殖とドーパミン作動性ニューロンへの分化が観察され、実験的片側パーキンソン症候群を呈するラットの運動非対称性が解消されました。しかし、一部の症例では、ニューロスフェア細胞から腫瘍が発生し、動物の死に至りました（Bjorklund, 2002）。

臨床において、2つの患者グループに対する綿密な研究（患者も観察する医師も知らないまま、二重盲検法で）で、一方のグループにはドーパミンを産生するニューロンを含む胚組織が移植され、もう一方のグループには偽手術が行われたが、予期せぬ結果が得られた。胚神経組織を移植された患者は、対照群の患者と比べて症状が良くなったわけではなかった。さらに、胚神経組織移植から2年後に33人中5人が持続性ジスキネジアを発症したが、対照群の患者にはこの症状は見られなかった（幹細胞：科学的進歩と将来の研究方向。米国国立衛生研究所）。脳の神経幹細胞の臨床研究における未解決の問題の1つは、中枢神経系障害の矯正を目的としたその派生細胞の移植の現実的な見通しと限界の分析である。持続的な発作活動によって誘発される海馬におけるニューロン新生は、その構造的・機能的再編成を招き、てんかんの進行性発達の一因となる可能性がある。この結論は、成熟した脳における新たなニューロンの生成と、それらによる異常なシナプス結合の形成がもたらす可能性のある悪影響を示唆しており、特に注目に値する。

サイトカイン（マイトジェン）を含む培地で培養すると、幹細胞の特性が腫瘍細胞の特性に近づくことを忘れてはなりません。なぜなら、幹細胞においても細胞周期の調節に同様の変化が起こり、無制限に分裂する能力が決定づけられるからです。胚性幹細胞の初期段階の派生物をヒトに移植することは、悪性腫瘍を発症するリスクが非常に高いため、無謀です。より分化した子孫、つまり分化細胞株の前駆細胞を使用する方がはるかに安全です。しかしながら、現状では、目的の方向に分化する安定したヒト細胞株を得るための信頼性の高い技術はまだ開発されていません。

幹細胞を改変することで遺伝病やヒト疾患を治療するための分子生物学技術の利用は、実用医療において大きな関心を集めています。幹細胞ゲノムの特性は、遺伝性疾患を治療するための独自の移植スキームの開発を可能にします。しかしながら、幹細胞遺伝子工学の実用化には、この分野において克服すべき多くの制約があります。まず第一に、体外幹細胞ゲノム改変プロセスを最適化する必要があります。幹細胞の長期（3～4週間）増殖はトランスフェクションを低下させることが知られているため、高いレベルの遺伝子改変を達成するには複数回のトランスフェクションサイクルが必要です。しかし、主な問題は治療遺伝子の発現期間に関連しています。これまでのところ、改変細胞の移植後の有効な発現期間が4か月を超えた研究はありません。すべての症例において、時間の経過とともに、プロモーターの不活性化や改変ゲノムを持つ細胞の死により、トランスフェクションされた遺伝子の発現は減少します。

重要な問題の一つは、医療における細胞技術の利用コストです。例えば、年間50件の移植を予定する骨髄移植ユニットの医療費だけでも、年間約90万ドルと推定されています。

臨床医学における細胞技術の開発は、多分野にわたる科学・臨床センターと国際社会との建設的な協力を伴う、複雑かつ多段階的なプロセスです。同時に、細胞療法分野における研究の科学的組織化という課題にも特別な配慮が必要です。最も重要なのは、臨床研究プロトコルの開発、臨床データの信頼性管理、国家研究登録簿の構築、多施設共同臨床研究の国際プログラムへの統合、そして臨床現場への結果の適用です。

細胞移植学の課題の紹介の結論として、私は、さまざまな科学分野のウクライナの第一線の専門家たちの努力の統合により、実験的および臨床的研究が大きく進歩し、今後数年間で、臓器、組織、細胞の移植を必要とする重病の人々に効果的な支援を提供する方法を見つけることが可能になるという希望を表明したいと思います。

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