すべての血球の「母」が持つ力―造血幹細胞を定義する自己複製能

問われていること

造血幹細胞（hematopoietic stem cell：HSC）がもつ本質的な性質を問う問題である。

造血幹細胞の2つの性質

造血幹細胞は、赤血球・白血球・血小板などすべての血球の源となる細胞であり、次の2つの能力によって定義される。 1. 多分化能：骨髄系（赤血球、顆粒球、単球、血小板の元となる巨核球）とリンパ系（T細胞、B細胞、NK細胞）のすべての血球へ分化できる能力 2. 自己複製能：分裂した際に、自分と同じ未分化な幹細胞を生み出し、幹細胞の数を保つ能力 血球は寿命が短い（赤血球で約120日、血小板で約7〜10日、好中球は血中では1日に満たない）。そのため、毎日膨大な数の血球を作り続けなければならない。分化だけを続ければ幹細胞はやがて使い尽くされてしまうため、自己複製によって幹細胞自身を維持していることが、生涯にわたる造血を可能にしている。

考え方

選択肢のうち止血・貪食・酸素運搬・血栓溶解は、いずれも分化を終えた細胞や血漿中のタンパク質が担う「機能」である。未分化な造血幹細胞自体はこれらの機能をもたない。幹細胞を特徴づけるのは「機能」ではなく「増える・分化する能力」であると押さえれば、自己複製能が正解と判断できる。

造血の場の変遷

胎生期には卵黄嚢、次いで肝臓・脾臓が主な造血の場となり、出生後は骨髄が造血の場となる。成人では主に体幹の骨（椎骨、胸骨、肋骨、骨盤など）の赤色骨髄で造血が行われ、四肢の長管骨の骨髄は加齢とともに脂肪に置き換わる（黄色骨髄）。

造血幹細胞の維持と骨髄ニッチ

造血幹細胞は骨髄内の特定の微小環境（ニッチ）で維持されている。ニッチは比較的低酸素であり、この環境や周囲の間質細胞からのシグナルが、幹細胞を静止状態に保ち自己複製を支えていると考えられている。

造血幹細胞の分化の流れ

造血幹細胞 → 多能性前駆細胞 → 骨髄系共通前駆細胞（赤血球・巨核球・顆粒球・単球の系統へ）とリンパ系共通前駆細胞（T細胞・B細胞・NK細胞の系統へ）に分かれる。分化にはエリスロポエチン（赤血球系）、トロンボポエチン（巨核球・血小板系）、G-CSF（granulocyte colony-stimulating factor：顆粒球コロニー刺激因子、好中球系）などのサイトカインが関与する。

臨床との関わり

・造血幹細胞の表面マーカーとしてCD34がよく用いられ、移植に用いる細胞数の評価にも使われる。 ・G-CSFを投与すると、造血幹細胞が骨髄から末梢血中へ動員される。これを利用して末梢血から幹細胞を採取するのが末梢血幹細胞移植である。 ・造血幹細胞移植には、骨髄移植、末梢血幹細胞移植、臍帯血移植がある。 ・造血幹細胞が障害されると再生不良性貧血のように全系統の血球が減少し、幹細胞レベルの腫瘍化は骨髄増殖性腫瘍や一部の白血病の原因となる。