間葉系幹細胞

間葉系幹細胞（MSC）は、ケース・ウェスタン・リザーブ大学のアーノルド・カプランが1991年に初めて使用した用語であり、^{[ 6 ]}形態学的には、細長い細胞突起を持つ小さな細胞体が特徴です。

国際細胞療法学会は、間葉系幹細胞（MSC）を定義するためのいくつかの基準を特定しました。^{[ 7 ]}

1. MSCは、標準的な培養条件下で維持された場合、プラスチックに付着する性質を持たなければならない。
2. MSCはCD105、CD73、CD90を発現し、CD45、CD34、CD14またはCD11b、CD79αまたはCD19、およびHLA-DR表面分子の発現を欠いている必要がある。
3. MSCは、試験管内で骨芽細胞、脂肪細胞、軟骨芽細胞に分化する必要がある。

間葉系幹細胞（MSC）と骨髄間質細胞という用語は長年同義語として使われてきたが、どちらの用語も十分に説明的ではない。

• 間葉は中胚葉由来の胚性結合組織であり、造血組織や結合組織に分化するが、MSCは造血細胞に分化しない。^{[ 8 ]}
• 間質細胞は、組織の機能細胞が存在する支持構造を形成する結合組織細胞です。これはMSCの機能の1つを正確に表していますが、この用語では、比較的最近発見された組織修復におけるMSCの役割を伝えることができません。^{[ 9 ]}
• この用語には、胎盤^{[ 10 ]}、臍帯血、脂肪組織、成人の筋肉、角膜実質^{[ 11 ]}、乳歯の歯髄[12]など^{、骨髄以外}の組織由来の多能性細胞が含まれます。これらの細胞には、臓器全体を再構築する能力はありません。
• 証拠によれば、MSCは血管上に存在する周皮細胞と呼ばれる前駆血管周囲細胞に由来する。^{[ 13 ]}

細胞体には、目立つ核小体を持つ大きな丸い核があり、その周囲には微細に分散したクロマチン粒子が散らばっており、核は透明な外観を呈している。細胞体の残りの部分には、少量のゴルジ体、粗面小胞体、ミトコンドリア、ポリリボソームが含まれている。細長くて細い細胞は広く分散しており、隣接する細胞外マトリックスには少数の網状線維が存在するが、他の種類のコラーゲン線維は存在しない。^{[ 14 ] [ 15 ]}間葉系幹細胞のこれらの特徴的な形態学的特徴は、ライブセルイメージングを使用してラベルフリーで可視化できる。

レビューでは、MSCは線維芽細胞様の構造を持ち、細胞表面マーカーと骨、脂肪、または軟骨に分化する潜在能力によって特徴付けられると分類されている。^{[ 16 ] [ 17 ]}

骨髄はMSCの本来の供給源であり^{[ 18 ]}、現在でも最も頻繁に利用されている供給源です。これらの骨髄幹細胞は血液細胞の形成に寄与しないため、造血幹細胞マーカーCD34を発現しません。これらは骨髄間質幹細胞と呼ばれることもあります^{[ 19 ]}。

最も若く原始的なMSCは、臍帯組織、すなわちワルトンゼリーと臍帯血から得られる可能性がある。しかし、MSCは、造血幹細胞の豊富な供給源である臍帯血と比較して、ワルトンゼリーにずっと高い濃度で存在する。臍帯は出産後に利用可能であり、通常は廃棄されるため、採取にリスクはない。これらのMSCは、その原始的な特性と速い成長速度により、臨床応用のためのMSCの有用な供給源となる可能性がある。^{[ 20 ]}

脂肪組織由来MSC（AdMSC）は、骨髄由来MSCよりも分離が容易で安全であることに加えて、より大量に得ることができる。^{[ 18 ] [ 21 ]}

下顎第三大臼歯の発達中の歯芽は、MSCの豊富な供給源です。MSCは多能性であると説明されていますが、多能性である可能性もあります。最終的には、エナメル質、象牙質、血管、歯髄、神経組織を形成します。これらの幹細胞は、試験管内で軟骨細胞、心筋細胞、メラノサイト、肝細胞様細胞に分化する能力があります。^{[ 12 ]}

羊水には幹細胞が存在する。羊水穿刺で採取された細胞の100個に1個は多能性間葉系幹細胞である。^{[ 22 ]}

MSCは多能性を維持しながら自己複製する優れた能力を持っています。最近の研究では、β-カテニンがEZH2の調節を介してMSCの「幹細胞性」を維持する中心的な分子であることが示唆されています。^{[ 23 ]}多能性を確認するための標準的なテストは、細胞を骨芽細胞、脂肪細胞、軟骨細胞、および筋細胞に分化させることです。^{[ 24 ]}

MSC由来ニューロンが機能的であるかどうかについては疑問が残る。^{[ 25 ]}培養の分化の程度は個人によって異なり、分化の誘導方法（例えば、化学的か機械的か）によっても異なる。^{[ 26 ]}このばらつきが培養中の「真の」前駆細胞の量の違いによるものか、個人の前駆細胞の分化能力のばらつきによるものかは明らかではない。細胞の増殖および分化能力は、ドナーの年齢および培養時間とともに低下することが知られている。^{[ 27 ]}同様に、これがMSCの数の減少によるものか、既存のMSCの変化によるものかは不明である。^{[ 28 ]}

MSCは自然免疫細胞と特異的免疫細胞に影響を与え、腫瘍の増殖を抑制する能力があることが研究で示されています。^{[ 29 ]} MSCは、プロスタグランジンE2（PGE2）^{[ 30 ]} 、一酸化窒素^{[ 31 ]} 、インドールアミン2,3-ジオキシゲナーゼ（IDO）、インターロイキン6 （IL-6）などの多くの免疫調節分子、およびFasL ^{[ 32 ]} 、PD-L1、PD-L2 ^{[ 33 ]}などの他の表面マーカーを産生します。

MSCは、自然免疫のマクロファージ、好中球、NK細胞、肥満細胞、樹状細胞に作用します。MSCは損傷部位に遊走することができ、そこでPGE2マクロファージを介して抗炎症作用を特徴とするM2表現型に分極します。^{[ 34 ]}さらに、PGE2は肥満細胞の脱顆粒とTNF-α産生能力を阻害します。^{[ 35 ] [ 36 ]} NK細胞の増殖と細胞傷害活性はPGE2とIDOによって阻害されます。MSCはまた、NK細胞受容体であるNKG2D、NKp44、NKp30の発現を減少させます。^{[ 37 ]} MSCは、サイトカインIL-6とIL-8の産生により、呼吸器フレアと好中球のアポトーシスを阻害します。^{[ 38 ]}樹状細胞表面マーカーの分化と発現は、MSCのIL-6とPGE2によって阻害される。^{[ 39 ]} MSCの免疫抑制効果はIL-10にも依存するが、MSCが単独でIL-10を産生するのか、他の細胞を刺激して産生させるだけなのかは明らかではない。^{[ 40 ]}

骨髄MSCはIL-7とIL-15を産生することができ、NK細胞の初期分化と長期細胞傷害性記憶CD8 T細胞の生存を促進することが示されている。^{[ 41 ]} MSCは接着分子VCAM-1とICAM-1を発現し、Tリンパ球が表面に接着することを可能にする。その後、MSCは半減期が短く、その効果が細胞のすぐ近くにある分子によってTリンパ球に影響を与えることができる。^{[ 31 ]}これらには、一酸化窒素^{[ 42 ]} 、 PGE2、HGF ^{[ 43 ] 、}および受容体PD-1の活性化^[ 44]が含まれる。MSCはG0とG1細胞周期相間のT細胞増殖を減少させ^{[ 45 ]}、Th1細胞のIFNγの発現を減少させ、Th2細胞のIL-4の発現を増加させる。^{[ 46 ] MSCはまた、} G0とG1細胞周期相間のBリンパ球の増殖を阻害する。^{[ 44 ] [ 47 ]}

MSCは、ヒトカテリシジンLL-37 [ ^{48 ] 、} β-ディフェンシン^{[ 49 ]}、リポカリン2 ^{[ 50 ]}、ヘプシジン^{[ 51 ]}など、いくつかの抗菌ペプチド（AMP）を産生する。これらのペプチドは、酵素インドールアミン2,3-ジオキシゲナーゼ（IDO）とともに、MSCの広範囲な抗菌活性に関与している^{[ 52 ] 。}

間葉系幹細胞の疾患治療における有効性を調査する臨床研究は世界中で臨床開発段階にあり、特に自己免疫疾患、移植片対宿主病、クローン病、多発性硬化症、全身性エリテマトーデス、全身性硬化症の治療が対象となっている。^{[ 54 ] [ 55 ]}

静脈内移植を用いた初期の臨床的成功例の多くは、移植片対宿主病や敗血症などの全身性疾患であった。血管内投与では「肺初回通過効果」により静脈内投与された細胞が肺に留まるため、修復が必要な部位への細胞の直接注射または配置が好ましい治療法となる可能性がある。^{[ 56 ]}

臍帯血由来のUC-MSCは、毛包再生を含む皮膚科用途でも研究されている。臨床症例報告では、自己CD34+造血前駆細胞分画とUC-MSCの併用投与によりCOVID-19ワクチン接種後の脱毛が改善し、12週間の治療で重大な副作用なく毛髪密度の漸進的な回復が観察された。^{[ 57 ]}

抗老化用途として静脈内MSC療法も検討されている。後向き症例研究では、MSC投与により19例中94%（18人、年齢34～78歳）で末梢血テロメア長が一貫して増加し、平均増加量は+2.47 kb/細胞（P<0.001）であったと報告されており、hTERT mRNAを運ぶMSC由来の細胞外小胞が受容細胞内の内因性テロメラーゼを活性化する可能性が示唆されている。^{[ 58 ]}

MSCの作用機序に関するさらなる研究は、組織修復能力を高めるための道筋を提供する可能性がある。^{[ 59 ] [ 60 ]}