一生枯れない血液の泉―造血幹細胞を支える「多分化能」と「自己複製能」

造血幹細胞（hematopoietic stem cell：HSC）は、骨髄に存在し、すべての血球の源となる細胞である。幹細胞を定義する2つの性質が「多分化能」と「自己複製能」であり、本問はこの基本を問うている。 ①多分化能：赤血球、顆粒球・単球、血小板（巨核球）、リンパ球といったすべての血球系統へ分化できる能力。 ②自己複製能：分裂した際に、少なくとも一方の娘細胞が元と同じ幹細胞としての性質を保つ能力。これにより幹細胞の数（プール）が維持される。 さらに、造血幹細胞の生理的な特徴として、③大部分は細胞周期の静止期（G0期）にとどまっており、必要に応じて一部が細胞周期に入って分裂・分化すること、④骨髄の微小環境（ニッチ）を構成する細胞との接着やサイトカインのやりとりによって、静止状態や幹細胞性が維持・制御されていること、が挙げられる。 これらの性質があるため、通常の生涯を通じて造血幹細胞が使い果たされることはない。また、造血幹細胞移植で少数の幹細胞を輸注するだけで全血球系の造血が長期にわたって再構築されるのも、多分化能と自己複製能、そして骨髄ニッチへの生着によるものである。

造血の階層構造

造血幹細胞 → 多能性前駆細胞 → 骨髄系共通前駆細胞（CMP）／リンパ系共通前駆細胞（CLP）→ 各系統の前駆細胞 → 成熟血球、という階層をなす。分化が進むほど自己複製能と多分化能は失われ、増殖して数を増やす役割が中心となる。

造血幹細胞の表面マーカー

ヒトの造血幹細胞はCD34陽性の細胞分画に含まれる。造血幹細胞移植の際、移植片に含まれる幹細胞量の指標としてCD34陽性細胞数が用いられる。

造血幹細胞の採取源

・骨髄：腸骨から骨髄液を採取する。 ・末梢血：G-CSF（顆粒球コロニー刺激因子）などで幹細胞を骨髄から末梢血へ動員し、アフェレーシスで採取する。G-CSFによる動員は、骨髄ニッチとの結合（CXCL12-CXCR4系など）が緩むことを利用している。 ・臍帯血：出生時の臍帯・胎盤血から採取・凍結保存する。

造血幹細胞の異常と疾患

・再生不良性貧血：造血幹細胞の減少（多くは免疫学的機序による）により汎血球減少をきたす。 ・骨髄異形成症候群、骨髄増殖性腫瘍、慢性骨髄性白血病など：造血幹細胞レベルの遺伝子異常によるクローン性疾患である。 ・加齢に伴い、白血病関連遺伝子の変異をもつ造血幹細胞クローンが拡大する現象（CHIP：clonal hematopoiesis of indeterminate potential）が知られている。