ミシガン大学の神経科医ジョセフ・コリー医学博士は、自分のクリニックで毎週のように、患者の神経組織が病気や傷害のために死滅あるいは消失するのを見てきた。コリー博士は、神経組織を破壊する病気や傷害が患者に痛みや身体能力の低下など様々な影響を与えるのを見てきて、治療も現在よりもっと効果的な方法がないものか、あるいはできれば神経組織そのものを再生することができないかと考えてきた。
そのため、コリー博士は、VAアン・アーバーヘルスケア・システム (VAAHS) の自分の研究ラボを率い、現在、その研究チームはまさしく博士の念願を実現すべく研究を進めている。最近発表されたいくつかの研究論文で、コリー博士と、ミシガン大学医学部、VAAAHS、カリフォルニア大学サンフランシスコ・キャンパス(UCSF)の研究同僚は、特殊なポリマー・ナノファイバー技術の開発に成功し、神経組織形成の仕組み、なぜ傷を受けた神経が再接合しないのか、神経組織の損傷を防いだり、損傷の進行を遅らせることはできないかという問題を研究してきたと述べている。
さらに、人間の毛髪よりも細いポリマー・ナノファイバーを基礎として特定のタイプの脳細胞をナノファイバーに巻きつかせることで人体の神経組織とほぼ同じ大きさと形状のものを作ることができた。そればかりか、より大きな神経線維を損傷から守る保護皮膜形成、つまり髄鞘形成と言われるプロセスも再現することができたと述べている。さらには、人体の中で起きているのとまったく同じように、ミエリンと呼ばれる保護物質が同心円状に何層にも形成することも確認した。
コリー博士のチームは、協力者のUCSFのジョナ・チャン博士のラボ・チームと共同で2012年7月15日付のNature Methodsオンライン版に研究成果を発表している。この研究では、ニューロンを中枢神経系の主役とすれば、その主役を支える脇役に相当する希突起膠細胞に注目している。中枢神経系のニューロンも、この希突起膠細胞がなければ、筋肉の動きや脳機能などすべての身体機能を司る電気信号を効果的に伝えることができない。しかし、希突起膠細胞は、多発性硬化症のような疾病の影響を受けやすいタイプの細胞で、身体機能を衰弱させる多発性硬化症はミエリンの消失が特徴になっている。
コリー博士の率いる研究チームは、基礎となるナノファイバーについても、この形成過程を促すのに最適な太さも突き止めており、神経によって髄鞘形成するものとしないものがあるのはなぜかという疑問解明の糸口になっている。まだ、ペトリ皿で完全に機能する神経組織を創り出したわけではないが、研究者は、その研究を足がかりにして、神経研究を進め、また治療法の効果を試験する新しい手段が生まれることを確信している。
コリー博士は、ミシガン大学医学部で神経学とバイオメディカル・エンジニアリングの准教授を務める他、VA老人医学教育臨床センターの研究員でもあり、このナノファイバーを使った研究についても、その成否はファイバーが十分に細いことが重要だとして、「ニューロンとほぼ同じ長さ、同じ太さであれば、神経細胞はファイバーを受け入れ、細胞の形や位置もナノファイバーに従ったものになる。基本的にこのナノファイバーはニューロンと同じサイズだということだ」と語っている。研究チームは、ナノファイバーの材質としてごくありふれたプラスチックのポリスチレンを用い、エレクトロスピニングと呼ばれる製法でファイバーを作っている。
最近、研究チームは、Materials Science and Engineering Cに掲載された論文で、「生分解性ポリマーのポリ-L-ラクチドで造ったファイバーをニューロンに似せて最適な形状に加工し、新しい神経細胞を再生させる新しいテクニックを考え出した」と発表している。研究チームはさらに希突起膠細胞が細長いニューロンの軸索に取り付き、おそらく髄鞘を形成することになる仕組みを明らかにするために研究を続けている。コリー博士は、「多発性硬化症の対策としては、神経系の髄鞘再形成を促さなければならない。しかし、一方で、外傷によって損傷を受けた神経については再生を促さなければならない」と語っている。
この研究は、コリー博士だけでなく、UCSFのラクレフ神経学教授のチャン博士、VAAAHSラボ・チーム・メンバーでミシガン大学卒業のサミュエル J. タック博士、ミシガン大学バイオメディカル・エンジニアリング卒業生ミシュエル・リーチ、UCSFのステファニー・レッドモンド、イ・ソンウック、シンシア・メロン、S.Y. クリスティン・チョンの各博士、ミシガン大学バイオメディカル・エンジニアリングのチャン・チーフェン博士もそれぞれ研究チームを率いている。
末梢神経は中心にニューロンがあり、その周辺をシュワン細胞と呼ばれる細胞が包んでいる。この末梢神経もナノファイバー・テクニックを用いて研究することができる。また、神経形成過程あるいはその後で異なるタイプの細胞がそれぞれどのように相互作用していくのかということもこの成果を踏まえて研究することができる。
新しい神経組織をつくり出すにあたって、コリー博士のラボでは、耳鼻咽喉学准教授のR. キース・ダンカン博士と協力して研究を進めた。2012年10月17日付Biomacromoleculesオンライン版に掲載された研究論文で、研究チームは、「コリー博士のラボでつくり出したナノファイバーの上で幹細胞を成長させるとニューロンになりやすいことが明らかになった」と述べている。
研究に参加した科学者達は、これまでの研究をもとに、幹細胞から新しく神経組織をつくり出し、脳や筋肉の損傷を受けていない部分に接続することができるようになるのではないかと期待している。コリー博士は、「いつか、ラボ環境でナノファイバーの上に神経組織を育て、それを患者の体に移植すれば、ナノファイバーは体内で何の危険もなく溶けてゆき、神経組織だけが残るという治療法が実現するのではないか」と期待している。
■原著へのリンクは英語版をご覧ください：Stem Cells and Nanofibers Yield Promising Nerve Research
