遺伝子は幹細胞の特殊性を決定する

特定の種類の幹細胞は、人の専門分野を「選択」します。

生物の細胞構造は徐々に老化し、死滅し、新しい細胞に置き換えられます。このメカニズムは、ほぼすべての臓器や組織に共通しています。構造は幹細胞の蓄えによって再生されます。成人の体内では、赤血球、リンパ球、血小板（血液細胞）など、5000億個の新しい血液細胞が毎日生成されています。

血液細胞分裂の過程において、個々の娘細胞は幹細胞としての役割を継続し、その数を維持します。そして、残りの細胞は血液細胞へと変化します。この変化は段階的に起こり、どの一次幹細胞も何らかの血液細胞を形成する能力を持っています。細胞の変化の選択は何に依存しているのでしょうか？また、幹細胞には分化の特化があるのでしょうか？

ここで重要なのは、特定の構造の「遺伝的素因」を分析することです。したがって、個々の細胞について、その「祖先」、つまり以前の細胞と「さらに以前の細胞」を見つけ出す必要があります。いわゆる細胞の「系図」を作成するためです。この目的のために、遺伝子工学的手法を用いて、特殊な遺伝子タグを細胞DNAに挿入します。これにより、細胞集団内での遺伝子タグの詳細な観察が可能になります。そして、このタグは単なるラベルではなく、分裂の各段階で変更される必要があります。

マサチューセッツ工科大学、ダナ・ファーバーがん研究所など、多くの研究機関の科学者がこのようなプロジェクトに興味を持っています。

科学者たちは以前、細胞の世代を区別できる天然の遺伝マーカーはミトコンドリアDNAであることを確認しました。ミトコンドリアDNAでは突然変異が頻繁に発生し、核DNAとは異なり、その追跡は比較的容易です。

現在までに、ある構造を観察する方法は数多く存在します。研究者たちは既に、多くのヒト血液細胞の系譜リストを作成できています。健康な若い男性の幹細胞は、同程度の特殊化を持つ血液構造を形成することが分かっています。しかし、赤血球や好酸球など、単一の細胞型を形成することを好む幹細胞も存在します。この選好は比較的安定しており、世代を超えて受け継がれています。

加齢に伴う変化が進むと何が起こるでしょうか？個々の幹細胞群が他の幹細胞群を凌駕し始め、共通の細胞群の多様性が徐々に低下していきます。この現象の正確なメカニズムはまだ完全には解明されていません。

科学者たちは細胞構造の遺伝的歴史を辿り、世代を超えた遺伝子活動の変化を観察できるようになりました。おそらく、このような現象は血液細胞だけでなく、人体の他の細胞にも当てはまると考えられます。

この研究に関する一般的な情報については、Nature誌の