胚性幹細胞

胚性幹細胞（ESC）は、着床前の初期段階の胚である胚盤胞の内部細胞塊から得られる多能性 幹細胞です。^{[1] [2]}ヒトの胚は受精後4～5日で胚盤胞段階に達し、その時点では50～150個の細胞で構成されています。免疫外科手術を使用して内部細胞塊（胚芽）を分離すると、胚盤胞が破壊され、着床前段階の胚が着床後段階の胚と同じ道徳的配慮を持つかどうかなど、倫理的な問題が生じます。 ^{[3] [4]}

研究者は現在、胚性幹細胞の治療の可能性に重点を置いており、多くの研究室では臨床使用を目標としています。^{[2]潜在的な用途には、}糖尿病や心臓病の治療が含まれます。^{[2]この細胞は、臨床治療、}遺伝性疾患のモデル、細胞/DNA修復として使用するために研究されています。しかし、腫瘍や望ましくない免疫反応など、研究および臨床プロセスにおける悪影響も報告されています。^[5]

胚性幹細胞（ESC）は、哺乳類の初期胚の胚盤胞段階から得られ、あらゆる胚細胞型に分化する能力と自己複製能力によって区別されます。これらの特性により、ESCは科学および医療分野で価値あるものとなっています。ESCは正常な核型を持ち、高いテロメラーゼ活性を維持し、顕著な長期増殖能を示します。^[6]

内部細胞塊の胚性幹細胞は多能性があり、分化して原始外胚葉を生成することができ、最終的には胚葉形成中に3つの主要な胚葉のすべての派生物（外胚葉、内胚葉、中胚葉）に分化します。これらの胚葉は、成人の体内の220種類を超える細胞型のそれぞれを生成します。適切なシグナルが与えられると、ESCは最初に前駆細胞を形成し、その後目的の細胞型に分化します。多能性により、胚性幹細胞は、多能性があり限​​られた数の細胞型しか生成できない 成体幹細胞と区別されます。

規定の条件下では、胚性幹細胞は未分化状態で無期限に自己複製することができます。自己複製条件は、細胞が凝集するのを防ぎ、未分化状態をサポートする環境を維持する必要があります。^{[7]通常、これは}血清と白血病抑制因子を含む培地、または2つの阻害薬（「2i」）、MEK阻害剤PD03259010とGSK-3阻害剤CHIR99021を含む血清フリー培地サプリメントを使用して研究室で行われます。^[8]

ES細胞は細胞周期のG1期が短縮しているため、非常に頻繁に分裂します。細胞分裂が速いため、細胞は急速に数が増えますが、サイズは大きくならず、これは初期胚の発達にとって重要です。ES細胞では、G1/S遷移に関与するサイクリンAおよびサイクリンEタンパク質が常に高レベルで発現しています。^{[9]細胞周期の進行を促進する}CDK2などのサイクリン依存性キナーゼは、その阻害剤のダウンレギュレーションにより部分的に過剰に活性化しています。^[10]細胞がS期に入る準備ができるまで転写因子E2Fを阻害する網膜芽細胞腫タンパク質は、ES細胞で過剰にリン酸化されて不活性化され、増殖遺伝子の継続的な発現につながります。^[9]これらの変化により、細胞分裂の周期が加速されます。増殖促進タンパク質の高発現レベルと短縮したG1期は多能性の維持に関連しているが、^{[11] [12]}無血清2i条件下で培養されたES細胞は、低リン酸化活性網膜芽細胞腫タンパク質を発現し、G1期が延長している。^[13]血清を含む培地で培養されたES細胞と比較した場合、細胞周期のこの違いにもかかわらず、これらの細胞は同様の多能性特性を有する。^[14]多能性因子Oct4とNanogは、胚性幹細胞周期の転写制御に役割を果たしている。^{[15] [16]}

胚性幹細胞は可塑性があり、潜在的に無限の自己複製能力を持つことから、再生医療や傷害や病気後の組織置換に利用が提案されている。多能性幹細胞は、脊髄損傷、加齢性黄斑変性、糖尿病、神経変性疾患（パーキンソン病など）、エイズなど、さまざまな疾患の治療に有望であることが分かっている。 ^[17]再生医療における可能性に加えて、胚性幹細胞は組織/臓器の代替供給源となり、ドナー不足のジレンマに対する解決策となる可能性がある。ただし、これには倫理的な論争もある（以下の倫理的議論のセクションを参照）。これらの用途以外にも、ESCはヒトの初期発達、特定の遺伝性疾患、およびin vitro 毒性試験の研究にも使用できる。^[6]

2002年のPNASの記事によると、「ヒト胚性幹細胞は様々な細胞型に分化する可能性を秘めており、そのため移植や組織工学のための細胞源として有用である可能性がある。」^[18]

組織工学では、幹細胞の使用が重要であることが知られています。組織をうまく設計するためには、使用する細胞が、サイトカインの分泌、分子のシグナル伝達、隣接細胞との相互作用、正しい組織での細胞外マトリックスの生成などの特定の生物学的機能を実行できなければなりません。幹細胞は、これらの特定の生物学的機能を発揮するとともに、自己複製し、1つまたは複数の種類の特殊細胞に分化することができます。胚性幹細胞は、組織工学の使用に検討されている供給源の1つです。^[19] ヒト胚性幹細胞の使用は、組織工学に多くの新しい可能性を開きましたが、ヒト胚性幹細胞が利用できるようになるまでには、乗り越えなければならないハードルが数多くあります。胚性幹細胞を患者に移植したときに免疫反応を引き起こさないように変更できれば、これは組織工学における革命的なステップになるだろうと理論づけられています。^[20]胚性幹細胞は組織工学に限定されません。

研究は、ES細胞を様々な細胞型に分化させ、最終的に細胞置換療法として使用することに焦点が当てられてきました。開発済みまたは現在開発中の細胞型には、心筋細胞、ニューロン、肝細胞、骨髄細胞、膵島細胞、内皮細胞などがあります。^[21] しかし、ES細胞からこのような細胞型を誘導するには障害がないわけではなく、そのため研究はこれらの障壁を克服することに焦点が当てられてきました。例えば、ES細胞を組織特異的心筋細胞に分化させ、成人心筋細胞と区別する未熟な特性を排除する研究が進行中です。^[22]

• 研究者たちは、ES細胞をドーパミン産生細胞に分化させ、これらのニューロンがパーキンソン病の治療に使用できることを期待している。^{[23] [24]}
• ES細胞はナチュラルキラー細胞や骨組織に分化している。 ^[25]
• ES細胞を用いた糖尿病の代替治療法の研究が進行中です。例えば、ES細胞はインスリン産生細胞に分化しており^[26]、ハーバード大学の研究者はES細胞から大量の膵臓ベータ細​​胞を生成することに成功しました^[27]。
• ヨーロッパ心臓ジャーナルに掲載された論文では、重度の心不全患者の臨床試験で使用するためにヒト胚性幹細胞由来の心臓前駆細胞を生成するための翻訳プロセスについて説明されている。^[28]

ES細胞は臓器移植の重要な代替手段となるだけでなく、毒物学の分野でも使用され、低分子医薬品として開発できる新しい化学物質を発見するための細胞スクリーニングとしても使用されています。研究によると、ES細胞由来の心筋細胞は、薬物反応を試験し、毒性プロファイルを予測するためのin vitroモデルとして検証されています。^[21] ESC由来の心筋細胞は薬理学的刺激に反応することが示されており、そのため、トルサード・ド・ポアントなどの心毒性を評価するために使用できます。^[29]

ESC由来肝細胞は、創薬の前臨床段階で使用できる有用なモデルでもあります。しかし、ESCからの肝細胞の開発は困難であることが判明しており、これが薬物代謝の試験の妨げとなっています。そのため、研究は安定した第I相および第II相酵素活性を備えた完全に機能するESC由来肝細胞の確立に焦点が当てられてきました。^[30]

胚性幹細胞を用いた遺伝性疾患のモデル化という概念に取り組む新しい研究がいくつか始まっています。細胞の遺伝子操作、あるいは最近では出生前遺伝子診断 (PGD) によって特定された疾患細胞株の誘導によって、幹細胞を用いた遺伝性疾患のモデル化が実現しています。このアプローチは、脆弱X症候群、嚢胞性線維症、および信頼できるモデルシステムがないその他の遺伝性疾患などの疾患の研究に非常に役立つ可能性があります。

胚および細胞遺伝学（遺伝子細胞学）を専門とするロシア系アメリカ人の医学研究者ユーリ・ヴェルリンスキーは、標準的な羊水穿刺よりも1か月半早く遺伝性疾患や染色体異常を判定する出生前診断検査法を開発した。この技術は現在、多くの妊婦や将来の親、特に遺伝的異常の病歴があるカップルや女性が35歳以上（遺伝的関連疾患のリスクが高い）のカップルに使用されている。さらに、両親が遺伝性疾患のない胚を選択できるようにすることで、疾患のない子孫の細胞を使用して、すでに同様の疾患や病気を患っていた兄弟の命を救う可能性がある。^[31]

分化した体細胞とES細胞は、DNA損傷に対処するために異なる戦略を使用します。たとえば、体細胞の一種であるヒト包皮線維芽細胞は、すべての細胞周期段階で二本鎖切断（DSB）を修復するための主な経路として、エラーが発生しやすいDNA修復プロセスである非相同末端結合（NHEJ）を使用します。^[32] エラーが発生しやすい性質のため、NHEJは細胞のクローン子孫に突然変異を引き起こす傾向があります。

ES細胞は、DSBに対処するために異なる戦略を使用します。^[33] ES細胞は生殖細胞を含む生物のすべての細胞型を生み出すため、DNA修復の欠陥によってES細胞に生じる突然変異は、分化した体細胞よりも深刻な問題です。したがって、ES細胞には、DNA損傷を正確に修復し、修復が失敗した場合は修復されていないDNA損傷を持つ細胞を除去するための堅牢なメカニズムが必要です。したがって、マウスES細胞は、DSBを修復するために主に高忠実度相同組み換え修復（HRR）を使用します。^{[33]このタイプの修復は、S期に形成され、細胞周期のG2期に一緒に存在する2つの姉妹染色体[検証が必要]} の相互作用に依存しています。HRRは、もう1つの姉妹染色体からの完全な情報を使用して、一方の姉妹染色体のDSBを正確に修復できます。細胞周期のG1期（つまり、中期/細胞分裂後だが次の複製ラウンドの前）の細胞は、各染色体の1つのコピーのみを持っています（つまり、姉妹染色体は存在しません）。マウスES細胞にはG1チェックポイントがなく、DNA損傷を受けても細胞周期が停止しません。^[34] むしろ、DNA損傷に反応してプログラム細胞死（アポトーシス）を起こします。^[35] アポトーシスは、修復されていないDNA損傷を持つ細胞を除去して突然変異や癌への進行を防ぐためのフェイルセーフ戦略として使用できます。^[36] この戦略と一致して、マウスES幹細胞の突然変異頻度は、同質遺伝子マウス体細胞の約100倍低いです。^[37]

2009年1月23日、ヒトES細胞由来のオリゴデンドロサイト（脳と脊髄の細胞の一種）を脊髄損傷患者に移植する第I相臨床試験が米国食品医薬品局（FDA）の承認を受け、世界初のヒトES細胞の臨床試験となった。^[38]この科学的進歩につながった研究は、カリフォルニア大学アーバイン校のハンス・ケアステッドとその同僚が実施し、マイケル・D・ウェスト博士が設立したカリフォルニア州メンロパークのジェロン・コーポレーションが支援した。以前の実験では、オリゴデンドロサイト系譜に押し込まれたヒトES細胞を7日遅らせて移植した後、脊髄損傷ラットの運動回復が改善したことが示されていた。^[39]第I相臨床試験は、瘢痕組織が形成される前に細胞を注入する必要があるため、試験開始の2週間以内に負傷した下半身不随の患者約8～10人を登録するように設計された。研究者らは、注射によって患者が完全に治癒し、すべての運動能力が回復するとは期待されていないことを強調した。研究者らは、げっ歯類の試験結果に基づいて、髄鞘の修復と運動能力の向上が起こるかもしれないと推測した。この最初の試験は主にこれらの処置の安全性をテストするために設計されており、すべてがうまくいけば、より重度の障害を持つ人々を対象とした将来の研究につながることが期待されていた。^[40]この試験は、治療されたいくつかのラットモデルで見つかった少数の微細嚢胞に関するFDAの懸念により2009年8月に一時停止されたが、2010年7月30日に一時停止が解除された。^[41]

2010年10月、研究者らはアトランタのシェパードセンターで最初の患者にES細胞を登録し、投与した。^[42] 幹細胞療法の開発元であるジェロン社は、幹細胞が複製され、 GRNOPC1療法の成功または失敗が評価されるまで に数か月かかると見積もった。

2011年11月、ジェロン社は財政的な理由から臨床試験を中止し、幹細胞研究から撤退するが、既存の患者のモニタリングは継続し、研究を継続できるパートナーを探していると発表した。^[43] 2013年、マイケル・D・ウェストCEO率いるバイオタイム社はジェロン社の幹細胞資産をすべて買収し、脊髄損傷研究のためのジェロン社の胚性幹細胞ベースの臨床試験を再開する意向を明らかにした。^[44]

バイオタイム社のアステリアス・バイオセラピューティクス（NYSE MKT: AST）は、脊髄損傷に対する世界初の胚性幹細胞ベースのヒト臨床試験を再開するため、カリフォルニア再生医療研究所（CIRM）から1,430万ドルの戦略的パートナーシップ賞を授与された。カリフォルニアの公的資金の支援を受けているCIRMは、幹細胞関連の研究開発に対する世界最大の資金提供者である。^[45]

この助成金は、アステリアス社が脊髄損傷患者を対象にAST-OPC1の臨床開発を再開し、将来の重要な試験を目的とした対象集団において用量漸増の臨床試験を拡大するための資金を提供するものである。^[45]

AST-OPC1 は、オリゴデンドロサイト前駆細胞 (OPC) を含むヒト胚性幹細胞 (hESC) 由来の細胞集団です。OPC と、オリゴデンドロサイトと呼ばれるその成熟誘導体は、脊髄と脳の神経細胞に重要な機能サポートを提供します。Asterias は最近、神経学的に完全な胸部脊髄損傷の患者を対象に低用量 AST-OPC1 を試験した第 1 相臨床試験の結果を発表しました。結果では、AST-OPC1 が脊髄損傷部位に正常に送達されたことが示されました。AST-OPC1 投与から 2～3 年後に追跡された患者では、頻繁な神経学的検査や MRI などの詳細な追跡評価で、細胞に関連する重篤な有害事象の証拠は示されませんでした。移植後 1 年間にわたる被験者の免疫モニタリングでは、AST-OPC1 に対する抗体ベースまたは細胞性免疫応答の証拠は示されませんでした。被験者5人のうち4人では、2～3年間の追跡期間中に連続MRIスキャンを実施した結果、脊髄空洞化が減少した可能性があり、AST-OPC1が脊髄組織の劣化を軽減する上で何らかのプラス効果をもたらした可能性があることが示唆されました。脊髄損傷の神経学的分類に関する国際基準（ISNCSCI）検査による評価では、試験に参加した5人の被験者に予期せぬ神経変性や改善は見られませんでした。^[45]

CIRMからの戦略的パートナーシップIII助成金は、脊髄損傷患者を対象としたAST-OPC1の次の臨床試験を支援するための資金と、後期試験と最終的には商品化を支援するために製造方法の改良と拡大を図るアステリアスの製品開発努力のための資金をアステリアスに提供します。CIRMの資金は、試験に対するFDAの承認、アステリアスとCIRM間の正式契約の締結、および事前に定義された特定のプロジェクトマイルストーンの達成に向けたアステリアスの継続的な進歩を条件とします。^[45]

治療としてES細胞を患者に移植する場合の主な懸念は、奇形腫などの腫瘍を形成する可能性があることです。^[46] 安全性の問題から、FDAは最初のES細胞の臨床試験を一時停止しましたが、腫瘍は観察されませんでした。

臨床使用の可能性を考慮して ESC の安全性を高める主な戦略は、腫瘍を引き起こす能力が低減または除去された特定の細胞タイプ (ニューロン、筋肉、肝細胞など) に ESC を分化させることです。分化後、細胞はフローサイトメトリーによる選別を受け、さらに精製されます。ESC は、がんに関連する c-Myc などの遺伝子で遺伝子組み換えされていないため、遺伝子組み換えウイルスベクターで作成されたiPS 細胞よりも本質的に安全であると予測されています。それでも、ESC は iPS 誘導遺伝子を非常に高いレベルで発現しており、Myc を含むこれらの遺伝子は ESC の自己複製と多能性に不可欠であり、^[47] c-Myc の発現を排除することで安全性を向上させる潜在的な戦略では、細胞の「幹細胞性」が維持される可能性は低いです。ただし、N-myc と L-myc は、c-myc の代わりに同様の効率で iPS 細胞を誘導することが確認されています。^{[48]多能性誘導のためのその後のプロトコルでは、}センダイウイルスやmRNAトランスフェクションなどの非組み込みRNAウイルスベクターを使用することで、これらの問題を完全に回避しています。

胚性幹細胞研究の性質上、このテーマについては多くの議論がある。胚性幹細胞を採取するには、通常、その細胞が採取された胚を破壊する必要があるため、胚の道徳的地位が問題となる。胚は人格を獲得するには幼すぎる、あるいは胚が体外受精クリニック（研究室が通常胚を入手する場所）から提供された場合、いずれにせよ医療廃棄物になるだろうと主張する人もいる。ESC研究の反対派は、胚は人間の命であるため、それを破壊することは殺人であり、胚はより発達した人間と同じ倫理観の下で保護されなければならないと主張する。^[49]

• 1964年：ルイス・クラインスミスとG・バリー・ピアス・ジュニアは、現在では生殖細胞から生じる腫瘍として知られている奇形癌から、単一タイプの細胞を単離した。^[50]これらの細胞は、幹細胞として細胞培養で複製・増殖した奇形癌から単離され、現在では胎児性癌（EC）細胞として知られている。^[要出典] 形態と分化能（多能性）の類似性から、EC細胞はマウスの初期発生の試験管内モデルとして使用されたが、 ^[51] EC細胞には、奇形癌の発生中に蓄積された遺伝子変異や異常核型がしばしば存在する。これらの遺伝子異常により、多能性細胞を内部細胞塊から直接培養する必要があることがさらに強調された。

• 1981年：2つのグループが独立してマウスの胚から初めて胚性幹細胞（ES細胞）を作製した。 ケンブリッジ大学遺伝学部のマーティン・エバンスとマシュー・カウフマンが7月に最初の論文を発表し、子宮内でマウスの胚を培養して細胞数を増やし、これらの胚からES細胞を作製する新技術を明らかにした。^[52]カリフォルニア大学サンフランシスコ校解剖学部のゲイル・R・マーティンは12月に論文を発表し、「胚性幹細胞」という用語を作った。^{[53]彼女は胚を}体外で培養でき、これらの胚からES細胞を作製できることを示した。
• 1989年：マリオ・R・カペッキ、マーティン・J・エバンス、オリバー・スミシーズが、胚性幹細胞の分離と遺伝子改変を詳細に記述した研究を発表し、初の「ノックアウトマウス」を作成した。^[54]ノックアウトマウスの作成により、この論文は科学者に病気を研究するまったく新しい方法を提供した。

• 

  1996年：ドリーは、エディンバラ大学ロスリン研究所によって成体細胞からクローン化された最初の哺乳類となった。^[55]この実験は、特殊化した成体細胞が特定のタスクを実行するための遺伝子構成を獲得するという命題を確立し、さまざまなクローン技術におけるさらなる研究の基礎を確立した。ドリーの実験は、ヒツジ（ドリー）から哺乳類の乳房細胞を採取し、分裂が完了するまでこれらの細胞を分化させることによって行われた。次に、別のヒツジ宿主から卵細胞を採取し、核を除去した。乳房細胞を卵細胞の隣に置き、電気で接続してこの細胞がDNAを共有するようにした。この卵細胞は胚に分化し、胚を3匹目のヒツジに挿入してクローン版のドリーを出産した。^[56]
• 1998年:ウィスコンシン大学マディソン校の研究チーム(ジェームズ A. トムソン、ジョセフ イツコヴィッツ エルダー、サンダー S. シャピロ、ミシェル A. ワクニッツ、ジェニファー J. スウィアギエル、ヴィヴィアン S. マーシャル、ジェフリー M. ジョーンズ) が「ヒト胚盤胞から得られた胚性幹細胞株」と題する論文を発表。この研究の研究者は、最初の胚性幹細胞を作成しただけでなく、その多能性と自己再生能力を認識した。論文の要約では、発生生物学と新薬発見の分野におけるこの発見の重要性が指摘されている。^[57]
• 2001年：ジョージ・W・ブッシュ大統領は、当時すでに存在していた約60の胚性幹細胞の系統に関する研究を支援するために連邦資金援助を許可した。ブッシュ大統領が研究を許可した限られた系統はすでに確立されていたため、この法律は連邦予算による新しい系統の作成で生じる可能性のある倫理的問題を一切引き起こすことなく、胚性幹細胞研究を支援した。 ^[58]
• 2006年：日本の科学者山中伸弥と高橋和俊が、成体マウス線維芽細胞の培養から多能性幹細胞を誘導した論文を発表。誘導多能性幹細胞（iPSC）は、一見すると胚性幹細胞と同一であり、同様の道徳的論争を引き起こすことなく使用できるため、大きな発見である。^[59]
• 2009年1月：米国食品医薬品局（FDA）は、ジェロン社のヒト胚性幹細胞由来脊髄損傷治療の第1相試験を承認した。この発表は科学界から大きな反響を呼んだが、幹細胞反対派からは警戒感も示された。しかし、治療細胞はジョージ・W・ブッシュのESC政策で承認された細胞株から得られたものだった。^[60]
• 2009年3月：大統領令13505号がバラク・オバマによって署名され、前大統領政権によってヒト幹細胞に対する連邦資金提供に課された制限が撤廃された。これにより、国立衛生研究所（NIH）はヒトES細胞研究に資金提供できるようになる。この文書には、NIHは命令の署名後120日以内に改訂された連邦資金提供ガイドラインを提供しなければならないとも記されている。^[61]

体外受精では複数の胚が生成されます。余剰の胚は臨床的には使用されない、または患者への移植に適さないため、ドナーの同意を得て提供することができます。ヒト胚性幹細胞は、これらの提供胚から得ることができますが、さらに、体細胞核移植のプロセスを通じて患者の細胞と提供卵子を使用して作成されたクローン胚から抽出することもできます。^[62]胚の胚盤胞段階からの内部細胞塊（目的の細胞）は、胚体外組織に分化する細胞である栄養外胚葉から分離されます。分離を達成するために、抗体を栄養外胚葉に結合させて別の溶液で除去するプロセスである免疫手術と機械的解剖が行われます。結果として得られた内部細胞塊の細胞は、サポートを提供する細胞の上に播種されます。内部細胞塊の細胞は付着してさらに増殖し、未分化のヒト胚細胞株を形成します。これらの細胞は毎日栄養を与えられ、4～7日ごとに酵素または機械的に分離されます。分化を起こすには、ヒト胚性幹細胞株を支持細胞から取り出して胚様体を形成し、必要なシグナルを含む血清と共培養するか、3次元の足場に移植して結果を得ます。^[63]

胚性幹細胞は、ドナーである母親動物から採取された 初期胚の内部細胞塊から得られる。マーティン・エバンスとマシュー・カウフマンは、胚の着床を遅らせて内部細胞塊を増やす技術を報告した。このプロセスには、ドナーである母親の卵巣を除去し、プロゲステロンを投与してホルモン環境を変化させ、胚が子宮内に自由なまま残るようにすることが含まれる。この子宮内培養の4～6日後、胚を採取して体外培養で培養し、内部細胞塊が「卵の円筒のような構造」を形成するまで培養し、これを単一細胞に分離して、マイトマイシンCで処理した線維芽細胞（線維芽細胞の有糸分裂を防ぐため）上に播種する。クローン細胞株は単一細胞を増殖させることで作成される。エヴァンスとカウフマンは、これらの培養から成長した細胞が奇形腫や胚様体を形成し、体外で分化できることを示し、これらすべてが細胞が多能性を持つことを示唆した。^[52]

ゲイル・マーティンは、ES細胞を別の方法で誘導し、培養した。彼女は、交尾後約76時間でドナーの母親から胚を取り出し、血清を含む培地で一晩培養した。翌日、彼女は顕微手術を使用して後期胚盤胞から内部細胞塊を取り除いた。抽出された内部細胞塊は、血清を含む培地でマイトマイシンCで処理した線維芽細胞上で培養され、ES細胞で調整された。約1週間後、細胞のコロニーが成長した。これらの細胞は培養で成長し、奇形腫を形成し、体外で分化し、胚様体を形成する能力によって実証されるように、多能性特性を示した。マーティンはこれらの細胞をES細胞と呼んだ。^[53]

現在、フィーダー細胞は白血病抑制因子（LIF）を供給し、血清はES細胞の分化を防ぐために必要な骨形成タンパク質（BMP）を供給することがわかっています。 ^{[64] [65]}これらの因子は、ES細胞を誘導する効率にとって非常に重要です。さらに、マウスの系統によってES細胞の分離効率が異なることが実証されています。^{[66]マウスES細胞の現在の用途には、}ノックアウトマウスを含むトランスジェニックマウスの生成が含まれます。人間の治療には、患者固有の多能性細胞が必要です。ヒトES細胞の生成はより困難であり、倫理的な問題に直面しています。そのため、ヒトES細胞の研究に加えて、多くのグループが人工多能性幹細胞（iPS細胞）の生成に焦点を当てています。^[67]

2006年8月23日、科学雑誌「ネイチャー」のオンライン版に、ロバート・ランザ博士（マサチューセッツ州ウースターのアドバンスト・セル・テクノロジーの医療ディレクター）の手紙が掲載され、彼のチームが実際の胚を破壊することなく胚性幹細胞を抽出する方法を発見したと述べられた。 ^[68]この技術的成果により、科学者は米国で公的資金を使用して得られた新しい胚性幹細胞株を研究できるようになる可能性がある。当時、米国では連邦政府の資金提供は2001年8月以前に得られた胚性幹細胞株を使用した研究に限定されていた。2009年3月、この制限は解除された。^[69]

ヒト胚性幹細胞は、体細胞核移植（SCNT）によっても生成されている。^{[70] [71]}この方法は、体細胞から核を除いた受精卵に核を移植するという点で他の種類のクローニングと類似しているため、「治療的クローニング」と呼ばれることもある。しかし、この場合、SCNTは妊娠を通じて生きた生物ではなく、研究室で胚性幹細胞株を生成するために使用された。名前に「治療的」という部分が含まれているのは、SCNTで生成された胚性幹細胞が臨床的に有用である可能性があるという期待があるためである。

iPS細胞技術は、京都の山中伸弥研究室によって開発され、2006年に転写因子をコードする4つの特定の遺伝子を導入することで成体細胞を多能性幹細胞に変換できることを示した。^[72]彼は、成熟細胞を再プログラムして多能性細胞にすることができるという発見により、ジョン・ガードン卿とともに2012年のノーベル賞を受賞した。 ^[73]

2007年、胚性幹細胞に非常によく似た多能性 幹細胞は、4つの因子（Oct3/4、Sox2、c-Myc、Klf4）を分化細胞に送達することによって誘導できることが示されました。^[74]前述の4つの遺伝子を利用して、分化細胞は多能性幹細胞に「再プログラム」され、胚なしで多能性/胚性幹細胞を生成することができます。これらの実験室で誘導された多能性細胞の形態と成長因子は胚性幹細胞と同等であるため、これらの細胞は誘導多能性幹細胞（iPS細胞）として知られています。^[75]この観察はもともとマウスの多能性幹細胞で観察されましたが、現在では同じ4つの遺伝子を使用してヒトの成人線維芽細胞で行うことができます。 ^[76]

胚性幹細胞に関する倫理的な懸念は、通常、中絶された胚から派生したものであるため、これらの iPS 細胞への再プログラム化はそれほど議論の余地がないと考えられています。

これにより、細胞置換療法に使用できる可能性のある患者固有の ES 細胞株の生成が可能になります。さらに、さまざまな遺伝性疾患の患者から ES 細胞株を生成することが可能になり、それらの疾患を研究するための貴重なモデルが提供されます。

しかし、iPS細胞技術が次々と新しい治療法を生み出す可能性があることを示す最初の兆候として、マサチューセッツ州ケンブリッジのホワイトヘッド生物医学研究所のルドルフ・イェーニッシュ率いる研究チームが、マウスの鎌状赤血球貧血を治療するためにiPS細胞技術を使用したことが、 2007年12月6日のサイエンス誌オンライン版で報告された。 ^{[77] [78]}

2008年1月16日、カリフォルニアに拠点を置く企業Stemagenは、成人から採取した単一の皮膚細胞から、初めて成熟したクローン人間の胚を作成したと発表した。これらの胚は、患者に適合する胚性幹細胞として採取することができる。^[79]

ネイチャー・メディシンのオンライン版は2005年1月24日、連邦政府の資金援助を受けた研究に利用可能なヒト胚性幹細胞が、細胞を増殖させるために使用される培養培地からの非ヒト分子で汚染されているとの研究結果を発表した。^{[80]活発に分裂する幹細胞の多能性を維持するために、マウス細胞やその他の動物細胞を使用するのは一般的な技術である。}カリフォルニア大学サンディエゴ校の科学者によると、この問題は、増殖培地中の非ヒトシアリン酸が、ヒトにおける胚性幹細胞の潜在的な用途を損なうことが判明したときに発見された。^[81]

しかし、2005年3月8日にランセットメディカルジャーナルのオンライン版に掲載された研究では、完全に細胞および血清のない状態でヒトの胚から生成された新しい幹細胞株に関する詳細な情報が掲載されました。6か月以上の未分化増殖の後、これらの細胞は、体外および奇形腫の両方で3つの胚葉すべての派生物を形成する可能性を示しました。これらの特性は、確立された幹細胞株でも（30回以上の継代で）維持されました。^[82]

Muse細胞（多系統分化ストレス耐久細胞）は、成人に見られる非癌性の 多能性幹細胞である。 ^{[83] [84]}これらは、2010年に出澤真理とその研究グループによって発見された。^[83] Muse細胞は、臍帯、骨髄、末梢血を含むほぼすべての臓器の結合組織に存在する。^{[85] [83] [86] [87] [88]これらは、ヒト}線維芽細胞、骨髄間葉系幹細胞、脂肪由来幹細胞などの市販の間葉系細胞から採取可能である。 ^{[89] [90] [91] Muse細胞は、自発的にも}サイトカイン誘導下でも、単一の細胞から3つの胚葉すべてを代表する細胞を生成することができる。多能性遺伝子の発現と三胚葉性分化は、何世代にもわたって自己再生可能である。 Muse細胞は生体内で宿主環境に移植されても奇形腫を形成せず、無制限の細胞増殖による腫瘍形成のリスクを排除します。^[83]

• 胚様体
• 胚性幹細胞研究監督委員会
• 胎児組織移植
• 誘導幹細胞
• KOSR (ノックアウト血清代替品)
• 幹細胞論争

ウィキメディア・コモンズには、胚性幹細胞に関連するメディアがあります。

• 幹細胞を理解する: 国立アカデミーの科学と課題の見解 2010-04-09ウェイバックマシンにアーカイブ
• 国立衛生研究所
• オックスフォード大学多能性幹細胞技術実践ワークショップ 2016-04-08ウェイバックマシンにアーカイブ
• 胚性幹細胞に関するファクトシート
• 胚性幹細胞研究における倫理的問題に関するファクトシート
• 胚性幹細胞研究に関する情報と代替案
• 研究、バイオテクノロジー、患者中心の問題など、ES細胞とiPS細胞に特化したブログ