ハーバード大学の幹細胞生物学者らによる新たな発見は、将来的には傷跡を残さずに傷ついた皮膚を再生できる可能性があることを示唆している。
新しい 勉強 Cell誌に3月20日に掲載された論文は、出生後に停止する胎児の治癒機構のブロックを解除することで、皮膚を完全に再生する方法を明らかにした。マウスで実証されたこの戦略は、人間の患者に対する同様の治療法の開発を導くのに役立つ可能性がある。
「基本的に、私たちは胎児がどのようにこれをうまく行うかを学ぶことで、創傷治癒の結果をはるかに改善する方法を見つけました」と氏は述べた。 ヤ・チエ・スー、幹細胞および再生生物学の教授、ハーバード大学幹細胞研究所の主任教員、そして新しい研究の上級著者。 「非常に重要な方向に針を進めたので、とても興奮しています。傷があると、ほとんどの種類の皮膚細胞は再生できず、傷跡が残ります。しかし今では、多くの種類の細胞が再生でき、傷跡が残らないように、それを変える方法を見つけたと思います。」
皮膚は、自ら再生できる器官の代表的な例としてよくもてはやされます。実のところ、治癒は完全に皮膚の深部にとどまるものではありません。
損傷後、表皮幹細胞が表面を再密閉し、線維芽細胞が高密度のコラーゲン瘢痕組織を沈着させます。
しかし、皮膚には、毛包、血管およびリンパ管、汗腺、色素細胞、免疫細胞、脂肪細胞、神経など、他の一連の細胞 (分類方法に応じて 10 ～ 50 種類) も含まれています。
これらの他のタイプのほとんどは再生に失敗するため、瘢痕化した皮膚は根本的に変化したままになります。
これまでの研究では、胎児期の傷は瘢痕を残さずに治癒できることが示されていたが、新しい研究ではさらに多くのことが明らかになった。損傷後、胎児の皮膚はすべての種類の細胞を回復しますが、この能力は出生後すぐに衰えます。この研究により、このスイッチの背後にある分子機構と、スイッチを再びオンにする方法が明らかになりました。
「我々の研究結果は、一部の器官が単に抑制されている固有の再生能力を保持していることを示唆しており、このブロックを除去するだけで再生が起こるのに十分である可能性があることを示唆しています」とスー教授は述べた。 「言い換えれば、再生は新たに構築する必要はなく、単に解放するだけかもしれません。」
この新たな発見は、筆頭著者による5年間の研究の集大成であった ハンナ・タム、博士号’26年、ハーバード大学ケネス・C・グリフィン大学院芸術科学大学院、ハーバード大学医学部生物学・生物医科学プログラム卒業。彼女は、解剖顕微鏡下で小さなマウスの胎児や新生児に顕微手術を行う方法を学びました。
創傷治癒を調査するために、タム氏は生検パンチツールを使用してそのすべての層を含む皮膚のサンプルを取り出し、胎児マウスと出生後のマウスで臓器がどのように再生するかをいくつかの時点で比較しました。
胎児期の傷は正常な皮膚と見分けがつかないほど完全に治癒したため、その位置を追跡することが課題の 1 つでした。科学者たちは蛍光ビーズとヘナインクで損傷部位に印を付けた。
彼らは、皮膚を再生する能力が生後数日で着実に低下することを発見しました。最も劇的な変化は出生の 3 日前から出生後 5 日までに起こり、その期間はわずか 8 日間でした。
出生の3日前に傷を負ったマウスの皮膚は、さまざまな種類の細胞を再生し、傷のない皮膚とよく似ていました。しかし、生後5日目に傷を負うと、その部位は上皮細胞で覆われ、コラーゲン瘢痕組織と異常に密な神経線維と免疫細胞が詰まった状態になった。他の多くの種類の皮膚細胞は再生できませんでした。
次にチームは、これらの違いの背後にある主な要因を特定しようとしました。
彼らは、出生後の傷の部位に神経が密集していることを発見した。この「過剰神経支配」は、出生後の傷の線維芽細胞が遺伝子 Cxcl12 を上方制御するために発生します。この遺伝子は、その領域に過剰な神経を動員し、他のタイプの皮膚細胞の再生を妨げます。
研究者らが出生後のマウスの傷口からCxcl12を枯渇させたところ、「過剰神経支配」が抑制され、皮膚は多様な細胞型を再生した。ボツリヌス毒素A（ボトックス）で局所神経シグナル伝達を遮断すると、同様の効果が得られました。
タム氏は、研究チームは再生プロセスに免疫細胞が何らかの形で関与していると考えたため、研究の途中で「壁にぶつかった」と述べた。本当の障害は過神経支配の背後にある信号であることを発見し、完全な再生を回復するためにそれをオフにできることを発見したときに、画期的な進歩が起こりました。
「驚くべきことは、ブロックを特定したということです」と、現在カリフォルニアのスクリップス研究所で博士研究員をしているタム氏は言う。 「そして、このブロックは線維芽細胞と神経の相互作用によって行われます。これら 2 つの異なる細胞タイプ間の関係は、創傷治癒の研究では焦点になっていませんでした。これはこの分野にとって非常に役立つと感じています。なぜなら、今ではこれら 2 つを実際の伝達者として考えることができるからです。」
研究の前に、スー博士は、創傷治癒の鍵は、胎児の治癒を模倣する一連の「再生促進因子」を再作成することであると予想していた。解決策ははるかに簡単であることが判明しました。
「ブレーキを戻さなければならないとは思いませんでした。これは実際に良いニュースです。ずっと簡単になりました」と彼女は言いました。 「これが人間の創傷治癒の改善に応用できるのではないかという希望が生まれました。」
この研究は、国立衛生研究所からの連邦資金によって支援されました。