上皮細胞由来幹細胞

胚盤胞段階の後、胚が子宮内膜に着床すると（げっ歯類の場合）、受精胚の内部細胞塊（ICM）は、下胚葉と上胚葉の2層に分離します。上胚葉細胞は体細胞と生殖細胞の機能的前駆細胞であり、後に胚体内胚葉、中胚葉、外胚葉の3層に分化します。上胚葉に由来する幹細胞は多能性です。これらの細胞は上胚葉由来幹細胞（EpiSC）と呼ばれ、胚性幹細胞（ESC）とはいくつかの異なる細胞特性と分子特性を持っています。^[1] EpiSCの多能性は、胚性幹細胞の多能性とは本質的に異なります。EpiSCの多能性は、特定の細胞系統に分化するように準備された多能性です。ナイーブ多能性幹細胞（ESCなど）とプライム多能性幹細胞（EpiSCなど）は、自己複製能力を維持するだけでなく、分化能力も維持します。^[2]しかし、EpiSCでは細胞の状態が分化するようにプライムされているため、EpiSCのXX細胞（雌細胞）のX染色体の1つのコピーはサイレンシングされています（XaXi）。EpiSCはコロニー化できず、キメラを生成するために使用できません。逆に、ESCのXX細胞はアクティブであり、胚盤胞に挿入するとキメラを生成できます。ESCとEpiSCはどちらも、試験動物（scidマウス）に注入すると奇形腫を誘発し、多能性を証明します。EpiSCは、ESCとは異なるいくつかの特徴を示します（表1）。ヒトESC（hESC）の細胞状態は、ナイーブ状態ではなくプライム状態のマウス幹細胞に似ています。^[3]

表1. ナイーブ多能性状態とプライミング多能性状態の比較^[2]

ナイーブ多能性幹細胞をプライム多能性幹細胞に分化させることは可能ですが（例えば、培養培地にアクチビンと線維芽細胞増殖因子（FGF）を加える）、プライム細胞をナイーブ細胞に再プログラムすることはより困難です。EpiSCを再プログラムしてナイーブ多能性を達成するには、いくつかのアプローチが適用されてきました。それらの方法の1つは、プライム多能性幹細胞で再プログラム化因子Klf4、^[4]またはSox2とKlf4（SKカクテル）を過剰発現することです。^[5] Klf4単独ではマウスのプライム細胞をリセットできますが、ヒトのナイーブリセットにはSKが必要です。

ナイーブ状態への復帰は、KMT2Aとしても知られるヒストンメチルトランスフェラーゼMLL1の活性を抑制することによっても達成されている。EpiSCにおける小分子阻害剤MM-401によるMLL1の阻害は、アルカリホスファターゼ染色の増加、およびRex1などの「ナイーブ」マーカーの上方制御とFGF5などの「プライミング」マーカーの下方制御を示した。さらに、効力状態の比較を超えて、MLL1阻害は、着床後のエピブラスト幹細胞では通常不活性化されるサイレンシングされたX染色体を再活性化することも示されており、より基底レベルのナイーブ状態へのエピジェネティックな復帰を示唆している。さらに、MLL1阻害誘発性の復帰の影響を受けた一部のEpiSCは、ESCとEpiSCの最も大きな違いの1つと考えられていた生殖系列コンピテントキメラに寄与することができた。^[6]

科学者たちは、マウスES細胞から試験管内でEpiSC様細胞を誘導することを実証することができ、これはエピブラスト様細胞（EpiLC）と呼ばれています。^[7]多くの研究では、特に「ナイーブ」状態への復帰を試みるために、実際の着床後由来のエピブラスト幹細胞の適切な類似体としてEpiLCが使用されています。最近、EpiLCでのPRドメインジンクフィンガータンパク質14（PRDM14）の過剰発現がESC様状態への復帰を引き起こすことが示されました（アルカリホスファターゼ染色のレベルがESCで観察されるレベルに回復し、よりESC様の細胞形態になりました）。このメカニズムの発生にはKlf2が必要です。 ^{[8] PRDM14は、} Oct-4の活性脱メチル化リクルートメントを介してKlf2を活性化することでこの状態を誘導すると提案されていますが、この技術は実際のエピブラスト由来のEpiSCではまだ実証されていません。