羊膜幹細胞

間葉系幹細胞（MSC）は羊水中に豊富に存在し、その分離にはいくつかの手法が報告されている。通常、羊水穿刺による羊水の採取が伴い、形態やその他の特徴に基づいて他の細胞と区別される。^{[ 1 ]}

ヒト白血球抗原検査は、MSCが母親由来ではなく胎児由来であることを確認するために利用されてきた。当初、MSCは胚のライフサイクルの終わりに廃棄されると考えられていたが、細胞が羊水中で生存し、培養で増殖できることから、この仮説は覆された。しかし、細胞が胎児自体、胎盤、あるいは胚盤胞の内部細胞塊のいずれに由来するのかは依然として不明である。^{[ 1 ]}

羊水由来MSCと骨髄由来MSCを比較すると、前者は培養においてより高い増殖能を示すことがわかった。しかし、培養された羊水由来MSCは、成人骨髄由来MSCと妊娠中期胎児組織由来MSCの両方と類似した表現型を示した。^{[ 1 ]}動物では、MSCは分離および体外培養 後に観察された独自の免疫学的プロファイルを持っているようである。^{[ 1 ]}

間葉系幹細胞とは異なり、胚様幹細胞は羊水中に豊富には存在せず、羊水穿刺サンプルの1%未満を占めるにすぎない。胚様幹細胞は、核内Oct4、CD34、ビメンチン、アルカリホスファターゼ、幹細胞因子、c-Kitなど、胚性幹細胞に共通するマーカーを用いて最初に同定された。しかし、これらのマーカーは必ずしも同時に発現するとは限らない。さらに、これらのマーカーはすべて、他の種類の細胞でも単独で、または何らかの組み合わせで出現する可能性がある。^{[ 1 ]}

これらの胚様幹細胞の多能性は完全には確立されていない。マーカーを発現した細胞は筋肉細胞、脂肪細胞、骨芽細胞、腎細胞、神経細胞、内皮細胞に分化できたが、これは必ずしも未分化細胞の均一な集団から起こったわけではない。これらの細胞が胚様幹細胞であることの証拠は、クローンを生成する能力である。^{[ 1 ]}

応用例としては、胎児組織工学に羊水幹細胞を用いて乳児の先天性欠損を修復することが挙げられます。これにより、胎児組織から幹細胞を採取する際にしばしば伴う合併症を回避できます。少量の羊水で組織工学プロセスに必要な細胞を十分に得ることができ、横隔膜ヘルニアを含む多くの欠損の修復や、妊娠中の早期破水の治療に役立つ可能性があります。凍結保存すれば、細胞は後年、同様の目的で使用することもできます。^{[ 1 ]}

羊膜幹細胞が心筋細胞に分化する可能性を調査するために、いくつかの研究が行われてきました。c-Kit で選別された細胞は心筋細胞に共通するいくつかの遺伝子を発現していますが、この分野での成功はまだ限られています。^{[ 6 ]}ヒト羊膜幹細胞と新生ラット心室筋細胞(NRVM) を共培養、つまり細胞を混合して一緒に播種すると、細胞間に機能的なギャップ結合が形成され、心筋細胞様の指標となります。^{[ 10 ]}しかし、これらの結果は、羊膜幹細胞自体が心筋細胞に分化する能力ではなく、NRVM の特定の特性または細胞の融合によるものである可能性があります。一般的に、これらのタイプの技術は潜在的に重要であると考えられていますが、さらなる調査が必要です。^{[ 6 ]}

もう一つの注目すべき分野は、心筋梗塞後の心臓組織の改善にこれらの細胞を使用することです。ラットでは、梗塞領域への羊膜幹細胞の分離注入など、いくつかの戦略がテストされていますが、複数の研究グループから相反する結果が得られています。^{[ 6 ]}対照的に、羊膜幹細胞凝集体の注入は、梗塞領域のサイズを縮小し、左心室の機能を改善することにより、組織の機能を大幅に改善するようです。^{[ 11 ] [ 12 ]}さらに、血管密度の増加も示されています。^{[ 12 ]}梗塞直後の細胞注入は、細胞が心臓組織をさらなる損傷から保護するため、特に有益です。^{[ 13 ]}

さらに、羊膜幹細胞の分泌物がドキソルビシン誘発性心毒性に対する効果的なパラクリン因子として作用するという概念実証も得られており^{[ 14 ]}、心臓病学研究の分野におけるこの細胞集団の潜在的な重要性が確認されている。

羊膜幹細胞が腎細胞に分化できることが発見された後、いくつかの研究でさらに詳しく調べられました。^{[ 7 ]}これらの研究では、in vitroで細胞が初期の腎臓構造に寄与できること、 ex vivoで初期の腎臓構造に組み込まれて成熟したネフロンへの発達を継続できることが示されました。^{[ 15 ]}出生後の腎臓における羊膜幹細胞の使用で得られた結果は、細胞が組織に寄与する量が非常に少なかったため、はるかに期待外れでした。しかし、細胞は急性尿細管壊死のマウスの尿細管細胞に保護効果を発揮することができました。^{[ 16 ]}

羊膜幹細胞は慢性的な損傷の治療にも使用できます。これはアルポート症候群のマウスモデルで示されており、細胞は病気の進行を遅らせることで動物の生存期間を延長しました。^{[ 17 ]}同様の効果は、ヒト羊膜幹細胞を使用して尿道閉塞を治療したマウスモデルでも観察されました。^{[ 18 ]}