堤璃水 日本学術振興会特別研究員（理学研究科）、阿形清和 理学研究科教授は、山田重人 医学研究科教授との共同研究で、これまで関節を再生することができないとされてきたカエルにおいて、はじめて機能的な関節の再生を引き起こすことに成功しました。この発見により、哺乳類においても機能的な関節再生の実現に向けて新たな知見がもたらされました。
イモリとカエルは同じ両生類に属しますが、イモリは変態後も関節再生能を維持できるのに対し、カエルは変態すると関節の再生能力を失うことが知られていました。今回の研究ではイモリの関節再生で見出された新たな再生原理「残存部と再生部の組織の相互作用」を意図的に起させるという新しい発想で、はじめて変態後のカエルにおける機能的な関節再生に成功しました。この発想を応用することで、将来ヒトを含む哺乳類においても関節再生を実現することができるようになるかもしれません。
本研究成果は、米国科学誌「Regeneration」誌に公開されました。
研究者からのコメント
われわれは、プラナリアやイモリといった「再生能力の高い動物に再生の原理を学ぶ」ことを行っています。基礎研究ではありますが、再生医療の実現に向けた新たな知見をもたらすものと考えています。プラナリアの再生からは、多能性幹細胞をどのように操作すれば三次元構造をもった脳や咽頭を再生できるかを学びました。プラナリアでは、多能性幹細胞に番地（位置情報と呼ばれる）を与えることで、すなわち座標を作ることで三次元構造が作られることを学びました（Umesono et al., Nature 2013）。イモリの関節再生からは、残存部と再生部との間での組織間調和作用によって、整合性のとれた三次元構造を再生できることを明らかにしました（Tsutsumi et al., Regeneration 2015）。そして今回、カエルで組織間調和作用を機能させれば、骨の構造のみならず上腕の筋肉が下腕に伸びて腱を形成することも可能であることを示しました。この発見は将来の再生医療に大きく貢献するものと期待しています。なぜなら、iPS細胞などから作った三次元構造物を傷んだ部分に移植する際、移植したものが、残存部と整合性のある構造物として生着する必要があるからです。移植したものがホストとは別の構造物にならないようにするにはどうしたら良いか、そのヒントは今回の発見から得られるのです。
再生した肘関節（黄色矢印）は、曲げ伸ばし運動のできる機能的なものであった。
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