【再生医療】人工的な組織から本物の唾液を作り出すことに成功する

・研究者が、唾液腺に非常によく似た人工組織を生成することに成功しました。

・その組織は、唾液腺のないマウス内で正常に機能しました。

残念ながら、人間は怪我や病気で失った臓器を再生するようなすごい能力は持っていません。動物にとって、器官形成は胚発生の重要なイベントです。これは、誕生までの複雑なプロセスであり、細胞間の移動と相互作用が関係しています。器官形成には、最終的に特定組織になる固有の幹細胞が必要です。ただし、毛包のようないくつかの例外的な器官では、初期の成長段階にのみ幹細胞が存在します。

一方、人工多能性幹細胞や胚性幹細胞は、いくつかの異なる種類の細胞に変換してオルガノイド (本物の器官のような小型化された 3D 多細胞組織) を生成することができます。機能性オルガノイドの開発は、臓器不全の患者にとって非常に役立つでしょう。患者の臓器機能の一部を回復させることにつながります。

最近、理化学研究所生命機能科学研究センターと昭和大学の科学者は、唾液腺組織を再現することに成功しました。これは、嚥下とデンプンの消化を促進する上で重要な役割を果たします。驚くべきことに、この再現された組織は哺乳類内で正常に機能しました。

オルガノイド生成への挑戦

唾液腺は、6〜7週目に口腔内の上皮芽として形成されますが、がんの放射線治療や免疫系の障害であるシェーグレン症候群では唾液腺は損なわれてしまいます。

唾液腺形成のメカニズムは、まだ十分に解明されていません。しかし、臓器生成は、化学シグナル伝達と遺伝子発現の変化による非常に複雑なプロセスからであることはわかっています。

この研究では、研究者は幹細胞を唾液腺に分化させる2つの転写因子、Foxc1とSox9を検出しました。また、FGF10とFGF7という名前のシグナル伝達化学物質のペアを検出し、上記の転写因子を発現する細胞を誘発しました。

人工唾液腺を生成するため、胚性幹細胞を誘導し、外胚葉を生成するため化学混合物を使用しました。次に、ウイルスベクターの助けを借りて、細胞上に Fox1と Sox9の両方を発現させました。

2つの化学物質を混合物に混ぜると、細胞は唾液腺とまったく同じ組織を生成するようになりました。

唾液腺の発達の模式図 | 写真 唾液腺の発達の模式図研究者の礼儀

テスト

この唾液腺組織は、実際の哺乳類内で機能するでしょうか？答えを見つけるため、研究者は組織を（間充織と呼ばれる胚性結合組織とともに）唾液腺のないマウスに移植し、クエン酸を与えました。移植された組織が神経組織と完全に結びつき、（刺激に反応して）実際の唾液に非常に似た液体を分泌することが発見されました。

これは、本物の臓器を人工オルガノイドに置き換えることができるという概念の証明となります。研究者たちは、機能組織をさらに成長させて、いくつかの臓器の機能を置き換えることを計画しています。

臓器成熟因子を研究し、完璧に機能する臓器置換を行い、多能性幹細胞による次世代の臓器置換再生治療の進化に貢献することが目指されています。