私たちの皮膚は、あらゆる機能を組み合わせた複雑なシステムです。「外皮システムは、水分の遮断、クッション、深部組織層の保護、老廃物の排泄、体温調節において重要な役割を果たしています」と東京大学の高木良城氏は説明します。野田と彼の同僚の理学博士。皮膚には、それぞれ異なる役割を持つ 3 つの異なる組織層が含まれているだけでなく、毛包、汗腺、神経終末、血管などの重要な器官も埋め込まれています。胎児が成長するとき、メッセンジャー物質や隣接する細胞との複雑な相互作用により、まだ分化していない胚性幹細胞がこれらのまったく異なる種類の細胞を正しい空間配置で生成します。これがまさに、この複雑なシステムを実験室で増殖させるという以前の試みが失敗した理由です。 「これまでの人工皮膚には、毛包や汗腺などの重要な器官が欠けていました」と、神戸にある理化学研究所研究センターの主任著者である辻隆氏は言う。
誘導幹細胞から複雑な臓器まで
しかし、高木氏、辻氏らは今、決定的な突破口を達成したのかもしれない。 「新しい技術を使用して、正常組織の機能を完全に再現する皮膚を初めて成長させました」と辻氏は説明します。研究のために、研究者らはまずマウスの歯肉から細胞を採取し、未分化状態に戻すように再プログラムした。彼らは、さまざまな組織タイプからの細胞塊が出現するまで、これらの誘導幹細胞を培養中で増殖させました。次に科学者らは、これらの細胞塊の一部を、免疫系が遮断されたマウスの皮膚の下に植え付けました。これにより、マウスは外来細胞を拒絶することができなくなりました。同時に、毛包や他の皮膚器官の形成を刺激することが知られている成長因子 Wnt10b をこれらのインプラントに追加しました。このステップにより、細胞の塊が完全な上皮を含む完全な組織に分化します。
この外皮が生存可能で移植可能かどうかをテストするために、研究者らは、それぞれ10～20個の毛包を含むこの新しい皮膚の一部を成体ヌードマウスの背中に移植した。結果: 人工皮膚は問題なく成長しただけでなく、マウスの周囲および深部の組織層にある神経や血管との接続も形成されました。 「神経線維は培養毛包との正しい接続を確立しており、筋線維も成長していました」と高木氏らは述べた。しばらくすると、ハダカマウスは移植された皮膚片から黒い毛を生やし、通常の毛皮のように立ち上がった。 「インプラントは完全に機能し、周囲の組織に接続された毛包と汗腺を含んでいた」と研究者らは述べた。さらに、移植から 3 か月後、腫瘍やその他の成長は現れませんでした。そしてこの実験では、別の肯定的な結果も得られました。成長因子 Wnt10b の投与量に応じて、科学者たちは、培養された皮膚片に形成される毛包の数に影響を与えることができました。
研究者らによると、これらの結果は、生物工学的に作られた外皮システムの技術開発における重要な進歩を示しているという。 「この技術により、火傷、傷跡、脱毛のある患者に対する新たな再生療法が可能になるでしょう」と科学者らは述べています。この方法で育てられた皮膚は、動物実験を行わない化粧品テストにも適しています。 「移植用の臓器全体を研究室で培養できるという夢に、私たちはますます近づいています」と辻氏は言う。
