山中伸弥さんを応援する会コミュの（００）「山中さんのiＰＳ細胞樹立と今後の応用」

写真左：NAISTでの山中研究室設立時から動物実験を担当している一阪朋子さん (一番左)、山中伸弥教授 (左から2番目)、高橋和利さん(右から2番目)、京大院生の田邊剛士さん(一番右)

写真中：臨床医なりたての頃の山中さん

写真右：強力な協力者、左上(京大多田高さん、細胞融合を山中さんに教えた)右上(理研林崎良英さん、遺伝子データベース構築のキーマン)

「山中さんのiＰＳ細胞樹立と今後の応用」に関して纏めました、2009/06/05講演会（セコム主催）がペースになっています、目次は管理人が設定したものです、また、「目標」「仮説」「仮説の実証」は科学的方法論で使用する術語ですが敢えて使わせて頂きました---管理人
根拠資料は
(1)2007/11/21　　「iＰＳ細胞樹立」新聞発表記事
(2)2007/12/25 特別シンポジウム「多能性幹細胞研究のインパクト-iPS
　　　　　　　　　細胞研究の今後」報告書
(3)2008/03/01 　　ＮＨＫ教育ＴＶ「サイエンスゼロ」
(4)2008/03/08　　 山中さん講演会(第３回京大付置研究所・センターシンポジウ　　　　　　　 ム、横浜・新都市ホール)
(5)2009/06/05　　 セコム主催山中さん講演会(東京日経ホール)
(6)2009/10/25　 ＴＶ朝日「人体再生 iPS細胞 山中博士の挑戦」
及びその他の報道記事からです。
＜目　　次＞
１．自分の研究テーマの経緯
*1-1．Introduction
*1-2．整形医を目指す
*1-3．大学院では基礎医学専攻
*1-4．ES細胞との出遭い
*1-5．ES細胞に専心
2．ES細胞との出逢いとiＰＳ細胞樹立まで
*2-1．ＥＳ細胞とは？
*2-2．ＥＳ細胞の課題
*2-3．目標設定
*2-4．細胞融合
*2-5．仮説の構築
*2-6．仮説の実証
*2-7．マウスｉＰＳ細胞成功
*2-8ヒトｉＰＳ細胞成功
3．iPS細胞の現状と課題
*3-1．iPS細胞の大きさ--------ヒト細胞の１／１０である
*3-2．iPS細胞による再生治療
*3-3．iPS細胞による病気の原因解明・薬剤探索と治療薬開発
*3-4．iPS細胞に対する世界の評価
*3-5．iPS細胞の課題
*3-(5)-(a)初期化誘導に関する安全性
*3-(5)-(b)米国の体制
*3-(5)-(c)日本の体制
*3-(5)-(d)CiRAの課題
*3-(5)-(e)日米ｉＰＳ戦略の違い
4．Closing(Summary)
-------------------------------------------------------------------------
講演内容

１．自分の研究テーマの経緯
*1-1．Introduction
自分の父は大阪市内でミシンの部品を作る小さな工場を経営していました。歯車ひとつに工夫を重ね、見えない場所の部品でさえも美しさにこだわるような技術者だったといいます。私も機械好きの少年に育ちました。ラジオとか時計を壊したりまた直そうとしたり…。どうやったらそういう事が出来るかという…。出来ない事を出来るようにするという事にすごい興味があって。はいどちらかと言うと。まあそれはやはり父の影響が大きいような気がするんですけれども。

*1-2．整形医を目指す
高校生時分、ラグビーで１０回骨折し、整形のお医者さんに一方ならぬ御世話になった、だから整形医を志望し神戸大学医学部に進学した。1987年7月　国立大阪病院臨床研修医に、晴れて病院に勤務、整形外科の臨床医になりました、しかし、治らない病気の存在に気がつく、脊髄損傷である。有名なのはスーパーマン俳優のクリストファー・リーブさん。整形医は脊髄損傷に何ら太刀打ちできないのを知る、手術も下手だった。もっと根本分野で脊髄損傷の患者さんを救えないか？　自分には別の道がある、基礎医学だ。

*1-3．大学院では基礎医学専攻
1993年3月　大阪市立大学大学院医学研究科博士課程修了
大阪市立大学医学部大学院進学。最初は薬理学の研究から始めましたが、やがて、薬の効果を観察するだけでは限界があると悟ります。1990年代の初頭には、遺伝子操作マウスが普及しはじめていました。

*1-4．ES細胞との出遭い
大学院修了後は、雑誌の求人広告に応募して、1993年4月、米国California大学グラッドストーン研究所の遺伝子操作マウスを扱う研究室に入りました。留学も終わりに近づいた頃に未知の遺伝子を見つけます。そして、その遺伝子が、ES細胞(胚性幹細胞)の分化を左右する遺伝子であることが、ノックアウトマウスを使った実験によって偶然、確かめられました。その遺伝子を破壊することで、ES細胞が増殖はつづけるけれど分化能力を失うことがわかったのです。
それがきっかけで、私はES細胞の研究に興味を持つようになりました。アメリカでヒトES細胞が培養され、医療に有効であるとわかった

「研究環境が違う！」---グラッドストーン研究所では「大部屋」で仕事をしていた、ワンフロアに教授も助手も、実験専門者、広報屋、法律家も居て自由に話が出来る(Any-to-Any Communicationと言う)、極めてCommunicationがよい、日本は講座毎に別れていて「個室」、隣の研究室が何をやっているか分かりませんしCommunicationしないから横串が刺せない。
(Business分野でワシは全く同じ体験をした、アイデア・情報共有できる、鍵は「ワンフロア」ですよ)、余談だが別の形で自由な研究環境作りをしたのが、名大の故・坂田昌一さんですね、教授・助教授・講師・助手・事務官・学生、皆同格、お互い「さん」付けで呼び合う---益川敏英さん談）

*1-5．ES細胞に専心
1998年には、独自にES細胞にかかわるテーマを探し、本格的に研究をつづけていこうと決めました。

2．ES細胞との出逢いとiＰＳ細胞樹立まで
*2-1．ＥＳ細胞とは？
受精卵から１週間後の胚と呼ばれるもの(胚盤胞と呼ばれる)の一部から作られる細胞、胚性細胞（Embryonic Ｓtemcell）なのでＥＳ細胞と呼ぶ。是が人体のあらゆる細胞を作り出す万能細胞だ。２８年前に、マウスから、そして、１１年前に、人間の受精卵を壊して作る一種の胚性幹細胞（ES細胞）が作り出されたのだが、いまだ実用化されていない。1981マウスのＥＳ細胞成功。
自分が衝撃を受けたのは1998ヒトＥＳ細胞成功（米国ウィスコンシン大学のジェームズ・トムソン博士）。
人体細胞の源であるES細胞、この細胞の研究に取り組もうと決心した。
しかも、ES細胞を人工的に作り出せないか？
*2-2．ＥＳ細胞の課題
（1）移植時の拒絶反応（Ａ型血液の人にＢ型血液を入れるのに等しい）
（2）生命倫理の問題、ヒト胚を使うためである、結果として米国ブッシュ大統領は８年間ＥＳ細胞研究に国家予算投資をしなかった。しかし、オバマ大統領はＥＳ細胞の方針転換を公式に発表した、自分も署名式に招かれたので、如何に凄い意気込みかよく分かる。

*2-3．目標設定
1999年12月、ＮＡＩＳＴ（奈良先端大学）助教授に採用された---奈良先端大学での取り組み
大学院のみの学校で生徒は全国各大学の卒業生、自分はＰＩ（主任研究員）である、助教授になった、他の日本の大学では、助教授と言えば教授の助手だが、NAISTでは、独立して自由に研究が出来て非常に幸せだった。米国グラッドストーン研究所に非常によく似た環境でした。

ところが、大変な危機感を抱いた、それは2000／04入学の生徒が自分の所に来てくれるだろうか？
そこで、夢のあるテーマ「人工多能性細胞の開発」を研究室キャッチフレーズにぶち上げた。

「ES細胞の欠点を鑑みて、ES細胞と同等の幹細胞を人工的に作り出す」という前代未聞の課題を目標とした。

ES細胞って、普通みんなはES細胞を何か分化させる研究を一生懸命されていたんですけれども、それはもうみんながしているんだから、僕たちのような弱小研究室がそれをやっても勝ち目はないだろうと。じゃあ逆をしようと。分化したやつからES細胞を作ろうと‥
（「時計の針を逆に回す」と言う表現を取っていますが、現代人間から縄文時代人を作り出すようなもの。まあ、常識はずれです---管理人）

騙されて３人来てくれた。この時の高橋君(高橋和利さん)・海保さん・徳澤さんが一期生だ。（ちなみにNAISTでの当時のスタッフが、今の京大スタッフの半数を占めている）

*2-4．細胞融合
京大・多田助教授の論文を読み、話しを聞いた。
「マウスのES細胞」と「マウス体細胞」がある条件(電流を流して２０分)の下で細胞融合して、一つの幹細胞になると言う。
⇒「体細胞が幹細胞に生まれ変わる、何故？」
山中さんは「マウスのES細胞の遺伝子」が、「マウス体細胞」に乗り込んで行って働きかけたのではないか？　と推定した。

*2-5．仮説の構築
「遺伝子を使うと体細胞が幹細胞に変わる」
何故simpleな発想が出来たか？
山中さんの恩師はこう云った「ごちゃごちゃいわんとやんなはれ」
高橋君と自分はよく似た性格で「ごちゃごちゃいわんとやんなはれ」派、つまり「すぐやる派」に属している」　　
(要するに体育会系やな（笑）--管理人)

（科学で最も重要なのは仮説立案で、日本人初のノーベル化学賞授賞・故・福井謙一さんは仮説立案の要因は「直感力」だとおっしゃった---管理人)

*2-6．仮説の実証
３人と一緒にＥＳ細胞の読み手を捜した、10万個といわれた遺伝子から，２４個だと分かった。この絞込みに理化学研究所・林崎 良英 (M.D., Ph.D.)さんの作った遺伝子データペースが強力な武器になった。
林崎さんは2007/12のiＰＳシンポジウムで、山中さんから「林崎さんのお陰です」と皆の前で言われて「御礼されてめっちゃ嬉しかった、自分達はPlatgform屋です、どう利用するかは利用者が考える事、最高の使い方ですね」
（いやあ、皆の前で褒めるちゅうのは上手いなぁ、山中さんは人づかいの達人やな---管理人）

更に24個からしぼりこみをする、生き詰まった時に、高橋君のアイデアです
(1)一つずつ入れてみた、変化(幹細胞化)は起こらなかった、
(2)24個全部入れると変化起こった、
(3)そこで24個の中から一つずつ抜いて見た、抜いた状態でも変化の状態にあれば、抜いたのは不要と判断、
(4)こうして4個になった。

余りに簡単なんで疑いました、こんなに上手く行くのは可笑しい、今まで自分の研究は全て失敗したから。 しかし、何回もテストして上手く行った、こりゃあ本物だ。
2004年10月 京都大学再生医科学研究所教授（再生誘導研究分野） に就任、高橋君達も京大に移った(2005年)。
(何で山中さんは京大に移ったんかね？
⇒京大には付属病院があるけん、臨床実験できるね---管理人)

*2-7．マウスｉＰＳ細胞成功
2006年、４つの因子をいれるとマウスでＥＳ細胞類似細胞ができた、ｉＰＳと名づけた（Induced　Pluripotent Stemcell）、敢えてｉ（ｉＰＯＤのｉ）にした。山中教授がiPS細胞を創出したのは2005年だが韓国の黄教授の問題があったので海外に論文で発表したのは2006年8月に細胞生物学分野で最も権威ある学術雑誌セルに掲載された。
（国際学会で山中先生が発表した後、会場はシラッと静まり返っていました、なんの質問もなかったんです、明らかに韓国捏造事件の後遺症---高橋和利さん談）
（アジア人は嘘をつく、またかとの冷ややかな感じ---東大・中内啓光さん談）
しかし、ウィスコンシン大学チーム（ジェームズ・トムソン博士とジュニン・ユ博士）はこの発表に驚愕した、そしてウイスコンシン大学は最初からヒトiPS細胞に取り組んだ。ウィスコンシン大学ではＥＳ細胞研究の膨大な蓄積があったので４つの因子の追求はすぐ出来たが、培養液でてこずっていた（ジュ博士談）。

この論文発表後、他の研究者が同じ事を試した、成功した、評価は１８０度変わった⇒賞賛へ

ノーベル賞対象になる先端研究テーマは、不思議な事に、全世界で必ず２〜３ヶ所で同時に独立して進行していると言われる、この場合は山中さんチームとウィスコンシン大学チームだったんですねぇ、それが２００６／０８の｛マウスｉＰＳ細胞発表｝で全世界の人に分かった、一斉に競争スタートです。
ＴＶ朝日番組でのジュ博士の談話は興味深いものがありますね、
「一番最初でないと意味がありません、そこに全ての人材・お金・情報が集まるのです」、これは競争社会米国の研究者常識ですね。これに対して、山中さんは「１番か２番かより、如何に患者さんに早く解決策を提供するか？」とスルッと逃げていますが、米国での研究経験のある彼が常識を知らない訳がありません。
---管理人

*2-8ヒトｉＰＳ細胞成功
2007年11月21日、京大だけじゃない、ウィスコンシン大学（ほぼ同時刻）、ハーバード大学(2007年12月)、カリフォルニア大学、バイエル製薬、ジョンホプキンズ大学、北京大学が成功している。

(ｉＰＳ細胞はＮＡＩＳＴ（奈良先端大学）で産まれたんですね、でも京大・多田さんの細胞融合のヒントは極めて大きいですね---管理人)

3．iPS細胞の現状と課題
*3-1．iPS細胞の大きさ--------ヒト細胞の１／１０である
*3-2．iPS細胞による再生治療
＜活用は２つ、再生治療　と　病気の原因解明・薬剤探索・治療薬開発＞
患者自身から作るｉＰＳ細胞-----拒絶や倫理問題を回避できるが、お金と時間がかかる
慶應大学で分かったが脊髄損傷に関して云えば、損傷して一週間なら効果があるが、細胞作成に３ヶ月間要する。
これじゃ手遅れになります。----->「ｉＰＳ細胞バンク」が必要と思う
HLA型---細胞の血液型，数万種類以上ある。しかし、特殊な白血球の型、ＨＬＡ型（ホモ型）だと５０名で日本人９０％をカバーできる、５年以内の完成を目指します。
先ずはiPS細胞の製造から始めます。
ヒト白血球型抗原（ひとはっけっきゅうがたこうげん、Human Leukocyte Antigen;HLA）とは最も重要な組織適合性抗原の一つ。白血球の血液型と言えるものであり、一般的に血液型というとA,O,AB,B型といった赤血球の型を指すが、HLA型は白血球の型を示している。ただし、白血球以外にもHLAは存在するため、現在ではヒト白血球型抗原の名称で呼ばれることはほとんどなく、HLAと略して呼ばれる。
その型の種類は多く、まずA座のA1,A2,A210(2),A3…A80、B座のB5,B7,B703(7)…、C座の…、DR座の…と続き赤血球の型とは比較にならないほど膨大で、その組み合わせは数万通りといわれる。
献血の際に献血者が登録（献血者登録制）することにより、HLA適合血小板を必要としている患者に対して、HLAが適合した輸血を行なうことができる。
*3-3．iPS細胞による病気の原因解明・薬剤探索と治療薬開発
薬理作用を評価するためには、生きているヒトでは出来ないので、現在はヒトの病気（に近い状態）になっている動物で各種の代用実験をします。このような動物のことを「病態モデル動物」と呼びますが、ヒトとは違うのでかなり多くの実験が必要です。しかし、ｉＰＳ細胞でその器官を作れば病態モデル動物よりもリアルな環境で確認できるため、病気の原因解明や治療薬開発が短縮されると期待されます。病態モデルがない代表例がＡＬＳ(筋萎縮性側索硬化症（きんいしゅくせいそくさくこうかしょう、amyotrophic lateral sclerosis、通称ALS）、重篤な筋肉の萎縮と筋力低下をきたす神経変性疾患で、運動ニューロン病の一種。きわめて進行が速く、半数ほどが発症後3年から5年で呼吸筋麻痺により死亡する。有効な治療法は確立されていない。有名な患者が天才打者ルー・ゲーリッグなんで、ルー・ゲーリッグ病(Lou Gehrig's disease) とも呼ばれる。
日本国内では1974年に特定疾患に認定された指定難病である。1年間に人口10万人当たり2人程度が発症する。発症年齢は40代から60代で、男性が女性の2倍ほどを占める。日本では紀伊半島に多く、高齢化の影響も加味すると発症は1年間人口10万人当たり10人に及ぶ。原因は不明である。グルタミン酸が興奮性の神経伝達物質として働き、運動ニューロンを過剰刺激して細胞死を起こすという説（グルタミン酸仮説）があり、現在認可されている治療薬リルゾールはこの仮説に基づいて開発された。ヒト変異SOD1を発現するマウス（SODマウス）は筋力低下と筋萎縮を示して死亡することから、ALSのモデル動物として研究されている。この他に、環境因子の関与、神経栄養物質の欠乏説、フリーラジカル説などが考えられている。
*3-4．iPS細胞に対する世界の評価
2008年には「最も画期的な研究」に選出されました、2007年は第二位、2008年に一位。
2008年 The 2008 TIME 100 - The World's Most Influential People （世界で最も影響力のある100人）
*3-5．iPS細胞の課題
*3-(5)-(a)初期化誘導に関する安全性
（イ）心筋細胞や神経細胞への分化誘導は比較的簡単だが，肝細胞や膵臓のβ細胞などへの分化誘導は難しく，分化誘導法の開発が必要。
（ロ）環境や加齢など，遺伝子異常以外の要因による疾患における，iPS細胞を用いた病態の再現法の開発。
（ハ）腫瘍化など，iPS細胞への初期化誘導に関する安全性の研究。
（ニ）未分化細胞残存により奇形腫ができる可能性があり，その抑制法の研究。
（ホ）臨床応用における移植法の研究。
*3-(5)-(b)米国の体制
ｉＰＳＣＥＬＬの自動車プレートがあるぐらい人口に膾炙しています。
チームジャパン相当あるいはそれ以上のチームが６つあります。
チームウィスコンシン
チームハーバード
チームケンブリッジ
チームＭＩＴ
チームＵＣＳＦ(University of California San Francisco、カリフォルニア大学サンフランシスコ校)
チームスタンフォード
（注）カリフォルニア大学サンフランシスコ校：
（英語: University of California, San Francisco）は、カリフォルニア州サンフランシスコ市に本部を置くアメリカ合衆国の州立大学である。1873年に設置された。 カリフォルニア大学群の一校であり、主に医学分野を専門にした大学院大学である。

*3-(5)-(c)日本の体制
お陰さまでチームジャパンが結成されています、
京大のほかにｉＰＳ４拠点----東大、慶大、阪大、理研
京大----安全な基本財の提供（安全性向上、細胞バンク）、アルツハイマー病、
東大----血液疾患、中内啓光(なかうち　ひろみつ)さん
慶大----脊髄、岡野栄之(おかの　ひでゆき)さん
阪大----心臓、澤芳樹(さわ　よしき)さん、
理研----網膜、西川伸一(にしかわ　しんいち)さん、高橋政代(たかはし　まさよ)さん
*3-(5)-(d)CiRAの課題
現在京大物質−細胞システム拠点（iCeMS＝アイセムス拠点長：中辻憲夫教授）の幹細胞グループが独立して「ｉＰＳ細胞研究センター（ＣｉＲＡ）」に昇格しました、そこの責任者です。ここはＷＰＩ（World Premium Institute）として日本に５ヶ所の一つで、世界最高の研究施設になる使命を持ちます。
ポイントは３点です、
（1）建物----------------H22/02竣工予定、４０億円
（2）オープンラボ実現-----アイデア・情報共有を図れる運営環境、グラッドストーン研究所を参考にしました。
（3）人材確保　　
で、今後の最大の課題は（3）人材確保（TopLevelの研究者、研究支援者が必要、海外・企業に負けない魅力的な雇用条件）
つまり、平たく言うと「安定的な運営費の確保」です。

京大基金を創設いたしました、どうか、皆様の寄付をお願い申し上げます。

*3-(5)-(e)日米ｉＰＳ戦略の違い
（1）予算------規模がまるで違うんです
英国　　　　　　　　　　　２００６−２０１６、　 　　１００億円／年
米国マサチューセッツ州　　２００８−２０１７、　　　 １２０億円／年
米国カリフォルニア州　　　２００５−２０１４、 　　　３００億円／年
日本国　　　　　　　　　　２００３−２０１２、 ２０＋１５＝３５億円／年
（2）人材確保と活用
日本はまだ研究者が主体で、研究者⇔事務方、研究員⇔技術員と結びつきが点と点なんです。グラッドストーンではAny-to-AnyCommunicationが実践されています、研究者、知財専門家、広報専門家、技術員、契約専門家、事務員がAny-to-Anyで結ばれているのです。

4．Closing(Summary)
ｉＰＳ細胞は
(1)ES細胞匹敵の万能細胞
(2)胚利用・拒絶反応を回避
(3)日本発の技術
しかし
(4)安全面の課題
(5)知的財産と特許の確保
が残っている。