再生医療のブレイクスルーになるか?5種の薬剤に浸すことで失われたカエルの足を再生させることに成功

爬虫類・両生類

メキシコサンショウウオのような動物は、失った手足を完全に再生させるという驚くべき能力を持っています。

しかし、新しい研究では、通常は再生能力を持たないカエルが、傷口をある薬剤で浸すだけで失った手足を再生することを実証しました


補足

四肢を再生する能力を持つ動物として例に上がったメキシコサンショウウオは、実は皆さんお馴染みの動物です。そうです、実は日本でもブームになった白いウーパールーパーは、メキシコサンショウウオの白変種をブリーダーが繁殖させたものなのです

遺伝子に隠された再生能力

ほとんどの動物は怪我をした箇所を治癒させる能力を持っています。しかし、失った手足を再生することはほぼできません。

手足には様々な組織(骨、筋肉、血管、神経)があり、再生するにはあまりにも複雑なのです。その代わり、出血や感染を防ぐために瘢痕(はんこん)組織が形成されます。

しかし、もっと優れた再生能力が我々のゲノムにも潜んでいる可能性があります。私たちが生まれたときには手足を成長させるという複雑なプロセスを経ているわけですから、そのための遺伝子とマニュアルはどこかに眠っているようなのです。

では、なぜ大人になってからそのプロセスを再び引き起こすことができないのでしょうか?

この画期的な新研究は、それが可能であるかもしれないことを示しています。タフツ大学とハーバード大学ウィス研究所の研究者たちは、通常は失われた手足を再生することができないアフリカツメガエルの足を再生する新しい技術を開発しました。傷口を24時間薬物カクテルに浸しておくだけで、その後18ヵ月間をかけ、新しい足が成長したのです

アフリカツメガエル

カエルを使った実験

研究チームは、カエルに麻酔をかけて後ろ足の片方を切断し、その上にバイオドームと呼ばれるシリコン製のキャップをかぶせました。このキャップの中には、羊水環境を模倣し、炎症を抑え、瘢痕組織の形成を抑制し、新しい神経線維、血管、筋肉の成長を助けて再生を促すよう設計された5種類の薬剤が入っています。

バイオドーム(5種の混合薬剤が入っている)

バイオドームによる治療を施したカエルには、18ヵ月の間にほぼ完全に機能する新しい足が生えてきました。新しい足にはほぼ自然な構造の骨が伸び、神経細胞を含む内部組織もあり、足の先には骨はないものの、いくつかの指が生えていました。このカエルは、新しい足を使って泳いだり陸上を移動することができ、触覚刺激にも反応することが確認されました。


横が経過時間(month)、”ND”は何も施さない場合、”BD”はバイオドームの装着のみの場合、”MDT”はバイオドームに薬剤を入れた場合の比較
Credit: TUFTS UNIVERSITY

「私たちが選んだ薬が、ほぼ完全な四肢を作るのに役立っているのを見るのはエキサイティングです」と、タフツ大学の研究員でこの論文の筆頭著者であるニロシャ・ムルガン氏は言います。

「薬物にほんの少し触れるだけで、数ヶ月に及ぶ再生プロセスを開始させることができたという事実は、カエルやおそらく他の動物にも眠っている再生能力がありそれを作動させることができることを示唆しています

四肢再生のメカニズム

研究者達は、短期間の介入が長期的な成長につながるメカニズムを探りました。研究チームは、治療後数日のうちに、通常発育中の胚で使われる既知の分子経路が活性化され、体の形成が促進されていることを発見しました。

再生能力のある動物は、主に水中で生活しています。手足を失った後の最初の成長段階は、傷の先端に芽球と呼ばれる幹細胞の塊ができ、それを使って失った体の部位を徐々に再建していきます。傷口は、受傷後24時間以内に急速に皮膚細胞で覆われ、その下にある再建中の組織を保護します。

この研究の共著者であるデイビッド・カプラン氏は、次のように説明します。

「哺乳類やその他の動物の傷は、通常、空気に触れたり地面に接触したりして瘢痕組織でふさがるまでに数日から数週間かかるものです。最初の24時間にバイオドームを使うことで、羊水のような環境を模倣することができ、瘢痕組織に邪魔されず、適切な薬剤とともに再建プロセスを進めることができるのです

次のステップ

タフツ大学の研究チームは以前の研究で、プロゲステロンという単一の薬物によって四肢の成長が著しく促進されることを示していました。しかし、成長した足は棒状に成長し、今回の研究で得られた正常な形状の機能的な足とはほど遠いものでした。

今回の5種類の薬剤の組み合わせは、カエルの四肢の完全な機能回復に向けた重要なマイルストーンとなります。薬剤と成長因子の組み合わせをさらに検討することで、より機能的に完全な足の再生につながる可能性があることを示唆しています

研究者達は次のステップとして、より完全で機能的な四肢を育てるための技術を開発し、同じプロセスが哺乳類でも機能するかどうかを調査する必要があると語っています。

reference: Drug cocktail regrows frog legs in regenerative medicine breakthrough (newatlas.com)African clawed frog – WikipediaAxolotl – WikipediaScientists Regrow Frog’s Lost Leg With a Five-Drug Cocktail (scitechdaily.com)Scientists have regrown amputated frogs’ legs. Here’s how they did it. – CBS News

失われた足が生えてくるとは…

これもすごい研究じゃ

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