幹細胞を培養すれば、臓器の免疫拒絶反応を克服できる

テキサス大学サウスウェスタン医療センターの研究者らによる研究が、Cell Press誌「Cell Stem Cell」に掲載されました。この研究は、造血幹細胞移植におけるより有望な治療戦略の開発に役立つ可能性があります。これらの細胞を研究室で約1週間前培養することで、移植成功における最も困難な障害の一つである免疫拒絶を克服できる可能性があります。

造血幹細胞（HSC）は、あらゆる種類の血液細胞を生み出す細胞です。造血細胞移植は、白血病、リンパ腫、その他の癌、そして自己免疫疾患の治療に用いられます。

骨髄。血液細胞を生み出す幹細胞の光学顕微鏡写真。白血球は大きく紫色、赤血球は淡い色、血小板は小さな紫色の顆粒です。血液細胞は寿命が短いため、骨髄で絶えず生成されています。赤血球、血小板、そして3種類の白血球（顆粒球、リンパ球、単球）はすべて、単一の祖先細胞である多能性幹細胞から生じます。（写真：Astrid & Hanns-Frieder Michler/Science Photo Library、P234/0030）

しかし、造血幹細胞とレシピエントの免疫系との相互作用に関する理解不足は、幹細胞研究と実用的な移植学の発展の両方を非常に複雑にしています。移植された細胞が宿主生物に受け入れられない、つまり新しい細胞が宿主の免疫系によって拒絶されるという重大なリスクがあります。同種移植の主な問題としては、ドナーからの移植片の生着率の低さと、生命を脅かす移植片対宿主病の発症リスクの高さが挙げられます。精製された同種造血幹細胞の移植は後者のリスクを低減しますが、生着率は低下します。

科学者たちはこうした失敗の理由の一部は把握しているものの、多くの疑問が未解明のままです。「これらの問題を解決することは、造血幹細胞やその他の幹細胞の免疫学の理解に貢献し、移植実用化を大きく前進させるでしょう」と、研究リーダーの張成成博士は述べています。

張博士らは、ヒトおよびマウスの造血幹細胞（HSC）を実験室で培養し、移植に使用できることを既に実証しています。同時に、これらの細胞の表面に発現する多くのタンパク質に特定の変化が観察されています。科学者たちは、このような「体外離脱体験」がHSCの機能特性を変化させ、移植により適したものにできるかどうかに関心を抱いていました。

移植専門医は、臨床的に重要な同種移植、すなわち兄弟姉妹や血縁関係のないドナー／レシピエントなど、遺伝的に異なる個体間の移植に特に関心を持っています。張博士らの研究グループは、新鮮に単離された造血幹細胞と培養された造血幹細胞の両方をマウスに移植し、実験室で約1週間培養された細胞は、レシピエントの免疫系に干渉する可能性が著しく低いことを発見しました。体外培養されたマウス造血幹細胞は、主要組織適合抗原複合体（MHC）の障壁を通過し、同種レシピエントマウスの骨髄に定着しました。8日間培養した結果、同種移植片は40倍の生着率を示しました。

研究者らは、この効果の根底にあるメカニズムをより詳細に研究することに決め、HSC数の増加と、培養によって誘導された細胞表面上の特異的免疫系阻害剤CD274（B7-H1またはPD-L1）の発現の増加の両方がこの増加に寄与していることを発見しました。

「この研究は、造血幹細胞をはじめとする幹細胞の免疫学に新たな光を当て、同種移植を成功させるための新たな戦略の開発につながる可能性があります」と張博士は結論付けた。「ドナー由来のヒト造血幹細胞を培養で増殖させ、ドナーとは遺伝的に遠い人に移植することで、移植片対宿主病の発症を回避できれば、この分野における大きな課題を解決することになるでしょう。」

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