理化学研究所(理研)、オーガンテクノロジーズ、北里大学は4月2日、マウスiPS細胞から、毛包や皮脂腺などの皮膚付属器を持つ「皮膚器官系」を再生する技術を開発したと発表した。
同成果は、理研 多細胞システム形成研究センター 器官誘導研究チーム 辻孝チームリーダー、オーガンテクノロジーズ 杉村泰宏社長、北里大学 医学部 武田啓主任教授、佐藤明男特任教授、東北大学大学院 歯学研究科 江草宏教授らの研究グループによるもので、4月1日付けの米科学誌「Science Advances」に掲載された。
皮膚には、皮膚付属器として毛包や皮脂腺、汗腺などの複数の器官が一定の規則性を持って配置されており、体の中で最も大きく複雑な器官系である。皮膚に関わる疾患は、外傷や熱傷、先天性乏毛症、脱毛症、分泌腺異常など数多く知られているが、皮膚器官系が複雑なために皮膚の完全な再生はいまだ実現していない。
同研究グループは今回、皮膚疾患に対する新たな再生治療法の確立に向け「Clustering-Dependent embryoid Body:CDB法」を開発した。CDB法は、マウス歯肉の細胞から樹立したiPS細胞株を、1週間低接着培養することにより胚葉体(EB)と呼ばれる凝集塊を形成。コラーゲンゲル内に30個以上のEBを立体的に配置したものを免疫不全マウスの腎皮膜下に移植するというもの。
移植されたEBは、移植30日後にはテラトーマ様の組織を形成していた。この移植物を組織学的に解析したところ、移植物は外胚葉や内胚葉性の上皮組織からなる空洞構造(嚢胞)を多数持っており、これは、iPS細胞単独移植や単一のEBを移植した場合と比較して、約4倍の上皮組織からなっていたという。
同上皮組織をより詳しく解析すると、移植物の上皮組織の一部に、天然の皮膚と同等の組織構造が形成され、毛包や皮脂腺などの皮膚付属器を持つ皮膚器官系が再生されていることがわかった。この皮膚器官系には、毛穴を介して毛幹が萌出している様子も観察されたという。これら再生皮膚器官系に含まれる付属器官の組織構造を詳しく解析したところ、毛包器官内に毛包上皮性幹細胞や毛乳頭細胞が正常に再生され、毛包に付随する立毛筋も適切な位置に配置されていることがわかった。
また再生皮膚器官系が正常な機能を持つかどうかを解析するため、再生皮膚器官系から毛包を10～20本含む全層組織をひとつの再生皮膚器官系ユニットとして外科的に分離し、ヌードマウスの皮下へ移植した結果、移植した再生皮膚器官系は、移植されたヌードマウス(レシピエント)に生着し、少なくとも3カ月にわたりがん化することはなかったという。移植14日後には、再生毛がレシピエントの皮膚表面より萌出し、その後、天然毛と同様に成長していく様子が観察された。この再生毛は、iPS細胞に由来することが実験で確認されている。なお、マウスの体毛はおよそ20日間という一定の毛周期で生え替わるが、再生毛包の毛周期を解析したところ、マウスの天然の体毛と同様に約20日間の毛周期で生え替わることが明らかとなり、機能的な毛包再生が可能であることも示されている。
同研究グループは今回の研究について、将来、皮膚の重度の外傷や熱傷などの完全な再生を可能にするとともに、先天性乏毛症などの深刻な脱毛症や皮膚付属器に関する疾患の再生治癒につながることが期待できるとしている。
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再生皮膚器官系から分離した再生毛包の皮下移植 |
