近年.世界的に幹細胞研究が盛んになり.幹細胞治療の有効性が徐々に認識されるようになってきました。 同様に.幹細胞治療も肝胆膵疾患の分野で広く利用されています。 従来の薬物療法や手術に加えて.幹細胞治療も肝胆膵疾患の重要な選択肢のひとつになることは間違いないでしょう。 本論文では.肝胆膵疾患の臨床治療における幹細胞治療の応用について述べたいと思います。
肝胆膵の臓器に幹細胞が存在することが確認され.肝胆膵疾患に対する幹細胞治療の理論的根拠となりました。 肝臓では.肝楕円細胞が肝幹細胞として肝臓再生に関与していることが明らかになっています。 膵臓においては.Seabergら[1]は.膵臓幹細胞が膵管だけでなく膵島自体にも存在することを示唆した。
また.肝臓.胆嚢.膵臓の悪性腫瘍においても.肝細胞がん.胆嚢がん.膵臓がんで幹細胞の存在を確認する研究が増えてきている。 肝胆膵がんでは.多くの細胞表面分子マーカーが幹細胞のマーカーとなると考えられています。 肝細胞癌では.CD133 [2, 3].EpCAM [4, 5].CD90 [6] が肝細胞癌幹細胞と関連していると考えられている。 膵臓癌の研究では.膵臓癌細胞株におけるCD44+/CD24+/ESA+細胞の亜集団が最も腫瘍形成能を持つことが分かっており.膵臓癌の幹細胞集団と考えられている[7]。 また.CD133が膵臓がん幹細胞の表面マーカーの一つであることを示唆する研究も増えています。 CD44+/CD133+細胞の亜集団は.胆嚢癌細胞株において幹細胞の性質を持つことが判明している[8, 9]。 また.肝胆膵のがん細胞にはサイドポピュレーション細胞の存在が確認されており.これもがん幹細胞の存在の根拠となる研究が多くあります。
肝胆膵は体内の主要な消化器官であり.比較的代謝が活発なため.細胞の損傷や変性疾患が起こりやすいと言われています。 幹細胞は.長期生存.連続的な自己増殖.系統や生殖系列を超えた分化.強い可塑性.走化性などの特性を持ち.肝臓.胆道.膵臓の幅広い疾患に幹細胞治療が適しています。
肝胆膵疾患の臨床応用に用いられる幹細胞は.胚性幹細胞と成体幹細胞の2つに分類される。 胚性幹細胞は主に臍帯血幹細胞や臍帯幹細胞で.細胞増殖能力が高いという長所がありますが.移植後の腫瘍原性.自家移植ができない.一定の倫理的問題などの欠点があります。 成体幹細胞は.拒絶反応がない.腫瘍性がない.倫理的問題がないなどの長所がありますが.胚性幹細胞に比べて増殖性が低いという欠点があります。
1.肝臓の病気
適応症は.主に肝炎後肝硬変の減圧期.急性・亜急性・慢性重度肝炎.薬剤性肝障害などです。 西南病院消化器科の研究では.アルコール性肝硬変に幹細胞療法は有効ではなく.正確なメカニズムは不明であると結論づけています。 主な投入経路は.幹細胞を肝動脈にインターベンションで導入する方法です。
国内外の研究により.末期肝疾患に対する自家骨髄幹細胞移植は.一般的に2週目までに臨床検査値に大きな変化をもたらすことが判明しています[10-13]。 血清アルブミン値は移植後4週目までに全例で有意に増加することが示唆されており[13].また移植後8週目[11].24週目[10]でアルブミン値が有意に増加し.検査項目の変化が最も大きく長期に及ぶことが示された結果もあります。 ALT.AST.Childのスコアも術後4週目までに有意に減少した。
しかし.血清総ビリルビン値は減少しましたが.統計学的に有意ではなく.8週間後に総ビリルビンの有意な減少を認めた研究は1件のみでした[11]。 日本のSHUJI [10]は.3例の肝臓穿刺病理について.術前と術後のAFPとPCNAの免疫組織化学的染色を比較し.幹細胞治療後4週間でAFP.PCNAともに有意に増強されることを見出したほどである。 これらの結果は.骨髄幹細胞移植治療により.患者さんの肝機能.特に肝臓の合成・修復機能が著しく改善されたことを示しています。 これらの変化.特に血清アルブミンの増加は.一般的な肝臓保護療法では不可能であった。 また.移植2週間後にはほとんどの患者さんで腹部膨満感.食欲不振.衰弱などの臨床的な自覚症状が改善し.QOLの大幅な向上が確認されました。 すべての移植患者において.重篤な副作用や合併症は認められませんでした。
中国の中山大学第三付属病院肝胆膵外科は.肝硬変の門脈圧亢進症の外科治療において.術中に「門脈カテーテル-皮下薬箱」を埋め込み.術後3-4週後に治療群の患者に移植用チャネルから自家骨髄細胞を注入することを初めて報告しました[14]。 幹細胞治療後.肝機能のアルブミン.トランスアミナーゼ.凝固.総ビリルビン.肝線維化指数は幹細胞治療前に比べて有意に改善された。
しかし.本研究における自家骨髄幹細胞の抽出方法は粗雑であり.得られた個々の有核細胞の総数は (8.6±3.7)×10 7 に過ぎず.現在一般的に言われている細胞量 109 には届かなかったと考えている。 また.この研究では門脈から肝臓に幹細胞を導入していますが.肝硬変の門脈圧亢進症の患者さんは肝臓に対して門脈血流があることが多く.門脈血流から肝臓に幹細胞が流れてこない可能性があります。 さらに.術中の皮下カセットの埋没は非常に外傷性が高く.抜去後に血管出血を起こす危険性がある。 そのため.この研究には一定の欠点がある。 2010年.当院（温州医科大学第一病院）肝胆膵外科では.門脈圧亢進症の外科治療において右胃動脈を探し.小児深静脈留置法で右胃動脈から肝動脈に入り.自家骨髄幹細胞をネガティブコレクション法で取得し.個々の有核細胞量は109以上に達しました。 これまでに5例の治療が行われ.いずれも良好な結果が得られています。 幹細胞治療後は.肝機能のアルブミン.トランスアミナーゼ.凝固がいずれも治療前に比べて大幅に改善されました。
現在.肝疾患に対する幹細胞移植は.臨床疾患への応用の中で最も研究が進み.その効果も確定的とされていると言えるでしょう。 これは.幹細胞の肝再生を促進する能力が高いことと.肝機能改善の客観的評価指標が優れていることが関係していると考えています。
2.膵臓の病気。
1.糖尿病
新しい研究により.膵臓のβ細胞が激減し.インスリン分泌の機能が損なわれることが.糖尿病発症の主な原因の一つであると結論付けられました。 したがって.いかにしてβ細胞の破壊を食い止め.β細胞の再生を促すかが.糖尿病治療における重要な施策となる。
1型糖尿病の分野では.2007年にブラジルの研究者Juilio C. Vo ltarelli [15] が.新たにT1DMと診断された患者に対して自家骨髄間葉系幹細胞移植を行い.β細胞からの内因性インスリン分泌を短期間に回復させる研究を発表しています。 この研究では.15名のT1DM患者が登録され.治療後14名の患者がインスリン療法を中止し.1名は35ヶ月間.最短の2名はそれぞれ1ヶ月と5ヶ月間インスリン療法を中止した。 治療後.C-ペプチド曲線下の平均面積は治療前と比較して有意に改善し.24ヶ月間安定した状態を維持しました。 予備的知見によると.新規に診断されたT1DM患者において.自家造血幹細胞移植により内因性インスリン分泌が再確立され.ほとんどのT1DM患者においてインスリン治療からかなりの期間離脱できることが示唆されています。 移植後.C-ペプチド値は有意に上昇し.ほとんどの患者はインスリン依存症から解放されることに成功した。
2型糖尿病については.2009年にインドの学者であるBhansaliら[17]が.5年以上の2型糖尿病の病歴（GAD抗体陰性）があり.全員が3剤併用内服に失敗し.現在少なくとも1年間0.7U/kg/dを超えるインスリン投与を受けている患者10人を選びました。 自家幹細胞治療6カ月後.10例中7例でインスリン投与量がベースライン比で75％減少.糖化ヘモグロビン（H bA1C）が1％減少.インスリン投与量が50％以上減少.インスリンとCペプチド分泌量が増加し.重大な副作用は認められませんでした。 中国では.青島大学付属病院が.61例のT2DM患者に対して.膵臓の血管カニューレを介して自家骨髄幹細胞を移植し.そのうち49例で顕著な有効性（有効率81.7%）を示したと報告した[18]。
一般に.すべてのタイプの糖尿病に対する総合効率は80～90％に達することができ.ほとんどの患者さんで内服薬の原薬量の減少とインスリンの使用量の減少が見られます。特に比較的初期の患者さんでは.インスリンを止める.あるいは内服薬を止めるところまで徐々に到達できる方もいます。患者さんが薬を止めるあるいは薬の量を減らす時間の長さは.治療を受ける時間の長さと関連している可能性があります。 治療期間は.患者の治療期間と相関する場合があります。
2.膵臓炎
慢性膵炎とは.さまざまな原因により膵臓の組織や機能に持続的な障害が生じ.最終的には膵臓の内分泌および外分泌機能が永久に失われることを指します。 より基礎的な研究では.間葉系幹細胞を投与した慢性膵炎ラットの膵臓病変や線維化の程度が有意に減少することが確認されています[19-21]。 天津医科大学の研究では.膵臓組織の結合組織成長因子.トランスフォーミング成長因子13.コラーゲンI型とIIJ.ミエロペルオキシダーゼ活性のレベルが有意に低下していることが示されました[19]。 このことから.慢性膵炎ラットの膵臓損傷に対して骨髄MSCは有意な修復効果を示し.そのメカニズムには結合組織成長因子やトランスフォーミング成長因子13の産生抑制.炎症反応の抑制.コラーゲン増殖の抑制が関係していると考えられる。
コロンビア大学が行った研究[20]では.慢性膵炎ラットに骨髄幹細胞移植を行い.骨髄幹細胞が膵臓星状細胞の再生を著しく促進し膵臓組織を修復したが.膵臓腫瘍は発生しなかったことがわかった。 中国では.Jiang Xueliang [21] らは.膵炎モデルを起こした後.自家骨髄間葉系幹細胞（MSC）を核色素Hoechst 33258で標識し.再び自家骨髄腔に注入し.成形後2週間で.生存ラットから損傷膵臓に混入したMSCはすべてcvtokeratin 19染色陽性細胞に分化していたことから.自家骨髄MSCの関与が確認されました。 これにより.膵臓の生理的な再生と病的な再生に自家骨髄間葉系幹細胞が関与していることが確認された。
慢性膵炎に対する幹細胞移植は.基礎研究に裏付けられ.臨床現場でも散発的に報告されていますが.正式な文献として発表されるには至っていません。
Cuiら[22]は.L_アルギニン誘発SAPを骨髄間葉系幹細胞の移植または顆粒球コロニー刺激因子の注射により治療し.48時間および72時間に測定した血中アミラーゼ値は.治療群で対照群より有意に低値を示した。 病理学的検査でも.治療群では対照群に比べて膵臓の損傷の程度が小さく.骨髄MSCがSAPの病態を改善するのに役立つことが示唆された。 最近の韓国の研究[23]では.急性膵炎のSDラットの尾静脈に骨髄MSCを注入すると.血中のサイトカインが有意に減少し.膵臓組織におけるCD3+ T細胞およびFoxp3+の発現が減少したことから.SAPに対する炎症反応の改善と自己免疫の制御が可能であることが示されています。
おそらく経済的な要因.実用性.倫理的な問題から.急性膵炎に対する幹細胞治療の臨床応用は報告されていない。
3.肝胆膵の悪性腫瘍。
前述のように.肝胆膵の悪性腫瘍における幹細胞の存在が確認されており.肝胆膵がん幹細胞をターゲットとした標的治療戦略は.治療特異性が高く.効果が大きく.正常組織へのダメージが基本的にないという利点を持ち.肝胆膵がんの治療における新しい方向性となると思われます。 現在.具体的な戦略として.がん幹細胞表面に特異的な分子を標的とした分子標的治療.がん細胞を正常細胞に分化させる戦略.がん幹細胞を標的としたモノクローナル抗体治療の3つに大別されます。 例えば.Linら[24]は.NSC74859（STAT3の特異的阻害剤）を用いて.TGF-β不活性化肝癌細胞の腫瘍成長を有意に阻害した。 CD133+細胞およびCD133C細胞のいずれもNSC74859に対して感受性があり.IC50は100μmol/Lであったが.この阻害剤は生体内での腫瘍成長を著しく阻害し.その結果.IL6 /STAT3は.肝臓がんのより良い治療ターゲットになることが期待されます。
中国のSun Yat-sen Universityの研究 [25] では.ヘッジホッグシグナル伝達経路を遮断することが.膵臓癌の幹細胞標的治療の可能性につながることが示された。 現在.肝胆膵の悪性腫瘍に対する幹細胞治療の臨床応用はありませんが.治療標的としてのがん幹細胞という概念が浸透し.将来の腫瘍の臨床治療におけるブレークスルーへの確かな土台を築くことになると信じています。
臨床応用に向けた細胞分離技術のレビューと展望：現在.国内の幹細胞分離技術はまだ比較的混乱している。 人体に適用される幹細胞は.抗体標識では選別できないため.従来は遠心分離法で選別されることがほとんどでした。 幹細胞とその他の細胞は大きさ.形態.密度が異なるため.差動遠心分離法.密度勾配遠心分離法.磁気ビーズソーティング法などを用いている。 しかし.選別されたいわゆる「幹細胞」のほとんどは.「質」の悪いものです。 また.臍帯血や臍帯間葉系幹細胞を分離し.体外で培養・膨張させて幹細胞を得る方法もありますが.一定の倫理的障壁や安全性のリスクがあります。 現在.より優れているのは.ネガティブコレクションの原理を応用した寧夏中聯会社の幹細胞分離キットである。
本キットは.ネガティブコレクション法と密度法の組み合わせにより.LIN抗原陽性細胞と非単球を除去するため.残った幹細胞の表面にはマーカーがなく.幹細胞の損失がなく.操作が簡単で臨床応用に便利なキットです。 この方法で150mlの骨髄血を抽出したところ.80％以上の単核細胞.0.3％のCD34+細胞を検出することができました。 幹細胞治療の臨床応用に向け.より簡便で確実な幹細胞分離技術の出現を期待しています。
問題点と展望：肝胆膵疾患に対する幹細胞治療の臨床経過はまだ長くなく.その安全性と有効性は経過観察にとどまっている。 肝胆膵疾患に対する幹細胞治療については.より詳細で深い研究を必要とする課題がまだ多く残されています。 例えば.肝胆膵疾患における幹細胞治療の具体的な適応症は何でしょうか？ 複数回の幹細胞移植はやはり有効なのでしょうか.また.複数回の治療の最適な間隔はどのくらいなのでしょうか？ 幹細胞の移植数は.患者の身長.体重.臓器の容積などに応じて個別に設定すべきでしょうか？ といった具合に。
また.組織工学と組み合わせた幹細胞は.今後の肝胆膵疾患に対する幹細胞治療の重要な方向性になるはずです。 これは.「人工肝臓」の移植を可能にするもので.医療開発におけるもう一つの重要なブレークスルーとなる。
21世紀は「臓器移植」の時代から「臓器製造」の時代へ.「薬物療法」の時代から「細胞療法」の時代へと徐々に移行しています。 「肝胆膵疾患に対する幹細胞療法は.今後ますます大きなブレークスルーをもたらすと考えられます。