生体組織の特別な機能を科学する

生体組織から細胞を除去した脱細胞化組織は、医療機器として主に欧米で臨床使用され、患者さん自身の組織と馴染みやすいなどの性質が認められ、注目されています。脱細胞化処理により、ブタなどの組織をヒトへ移植することが可能になり、異種組織、臓器の医療応用が期待されています。根岸研究室は、脱細胞化組織の特性を解析し、その要因を明らかにし、医療用材料へ応用することを目的としています。また、金属加工・食品加工技術で使用されている真空加圧含浸法は、溶液などを材料へ効率よく導入することを可能にする技術です。この技術を医療用材料に応用し、新たな性質を有する医療用材料の開発を目指しています。

（左）ラット頸動脈移植3日目の未処理ブタ橈骨動脈。 （右）ラット頸動脈移植2週間目の脱細胞化ブタ橈骨動脈。 脱細胞処理により、異種移植の拒絶反応を回避し、血管として機能している。		（左）凍結乾燥した脱細胞化組織を溶液に浸漬すると組織内の空気が抜けにくいため、不均一な溶液浸透になる。（右）真空加圧含浸法により、組織内の空気を除去した状態で溶液導入が可能になる。 ローダミン（色素）標識したポリエチレングリコールが組織内部まで導入できているとわかる (写真)。

≪研究から広がる未来≫

脱細胞化組織などの生物由来材料は、複雑な生体組織構造を再現可能であり、患者自身の細胞による組織の再構築などが期待できる材料と考えられています。幹細胞医療などと併用することで、複雑な生体組織、臓器を生体外で作り出すことが可能になるかもしれません。また、医療材料開発に異分野の技術を転用することで、今までにない性質を持つ医療機器開発が可能になると考えています。

ブタから調製した脱細胞化神経加工材料 (左) 脱細胞化材料を利用した神経突起伸長 (右)

ヒトにブタなどの動物の組織や臓器を移植しても、すぐに拒絶されてしまいます。これは、ヒトの免疫系が動物の細胞を異物として認識することが原因です。一方、動物組織の細胞以外の部分である「細胞外マトリックス」は、ほとんど免疫拒絶されません。ここに目を付けた、動物の組織から細胞だけを取り除いた"脱細胞化組織"を医療機器・デバイスとして利用する研究が、盛んに行われています。応用生物科学科の根岸 淳 助教は、粉末化した脱細胞化組織を動物体内に移植すると、ケガを治すときの生体反応である創傷治癒が誘導されることを見い出しました。粉末化した脱細胞化組織は細胞外マトリックスがバラバラになっており、ケガをした動物組織の状態と類似しているために創傷治癒が誘導される、という仕組みのようです。脱細胞化組織粉末による創傷治癒誘導を利用した神経や筋肉を再生させる研究は、事故の後遺症治療や高齢者の寝たきり解消につながると期待されます。

根岸研究室ではこの他にも、脱細胞化組織加工材料が細胞と混ぜて体内に注入できる点を活かし、乳がん摘出後の乳房組織再建など、体内での組織再生技術を開発しようとしています。

(掲載期間 令和元年 5・6月)