複数の疾患に効く薬が実現？線維芽細胞の「普遍的ターゲット」をAIが特定

 科学者たちは、皮膚に存在するものの過小評価されてきた足場細胞、すなわち線維芽細胞（fibroblasts）をマッピングしました。彼らは、アクネや乾癬から関節リウマチや炎症性腸疾患（IBD: inflammatory bowel disease）に至るまで、複数の臓器に影響を与える多くの異なる疾患で、線維芽細胞がどのように「悪玉化（rogue）」するかを初めて明らかにしました。ウェルカム・サンガー研究所（Wellcome Sanger Institute）、ケンブリッジ大学、ニューカッスル大学の研究者およびその共同研究者らは、シングルセルシーケンシング（single-cell sequencing）と空間ゲノミクス（spatial genomics）のデータセットを機械学習（machine learning）と組み合わせ、8種類の異なる線維芽細胞を特定しました。彼らは、これらの線維芽細胞が皮膚内でどのように明確な「組織近傍（tissue neighborhoods）」を形成しているかを示し、様々な組織にまたがる一連の疾患における共通の機能を明らかにしました。

2025年9月24日に『Nature Immunology』誌で発表されたこの研究は、線維芽細胞が複数の組織にわたる多様な疾患に関与していることから、普遍的な創薬ターゲットとしての可能性を秘めていることを示唆しています。このオープンアクセス論文のタイトルは、「A Single-Cell and Spatial Genomics Atlas of Human Skin Fibroblasts Reveals Shared Disease-Related Fibroblast Subtypes Across Tissues（ヒト皮膚線維芽細胞のシングルセルおよび空間ゲノミクスアトラスが明らかにする、組織横断的な疾患関連線維芽細胞サブタイプ）」です。

本研究は、ヒトの健康を理解し、疾患の診断、監視、治療に役立てるために、すべてのヒト細胞をマッピングしている国際的なヒト・セル・アトラス（HCA: Human Cell Atlas）コンソーシアムの一部です。 

皮膚は体内で最大の臓器であり、私たちを感染症から守る上で不可欠な役割を果たしています。英国人の3人に2人が、生涯のある時点で皮膚疾患に罹患するとされています¹。皮膚疾患は英国の疾病負担の24%を占め、創傷ケアには国民保健サービス（NHS）が年間約83億ポンドを費やしており、その他の皮膚疾患や病気には年間約7億2300万ポンドが費やされています²。

 線維芽細胞として知られる足場細胞は、皮膚や体内の他のすべての臓器に見られます。それらは創傷治癒、瘢痕化、組織修復、結合組織の発達、そして皮膚の維持に関与しています。 

これまで、皮膚の線維芽細胞はその多様性を研究することが困難であったため、ある程度見過ごされてきました。線維芽細胞が創傷後にコラーゲン産生を増加させ、収縮するために筋肉様の線維を発達させることは知られていましたが、がんからアクネに至るまで、皮膚で観察される多くの疾患において、線維芽細胞の状態がどのように変化するかは不明でした。 

健康時と疾患時の両方において、線維芽細胞の真の多様性とそれらが組織内のどこに位置しているかを理解することは、瘢痕化や炎症におけるそれらの役割のために、非常に大きな臨床的機会をもたらします。

新しい研究で、サンガー研究所の研究者とその共同研究者らは、健康な皮膚サンプルおよび、乾癬、狼瘡、皮膚がん、アクネを含む23の皮膚疾患から得たヒト皮膚の線維芽細胞のマッピングに着手しました。

 チームは、遺伝子発現とその組織内の異なる場所での変動を測定する空間トランスクリプトミクスデータ（spatial transcriptomic data）を生成し、正常および疾患のあるヒト皮膚から特定された線維芽細胞集団を空間的にマッピングしました。

研究者らは、これらの足場細胞が以前考えられていたよりもはるかに複雑であることを発見しました。チームは健康な皮膚において5種類の異なる線維芽細胞を発見し、それらは特定の機能に関連する明確な「組織近傍」に位置していました。続いて、チームは子宮内膜、腸、肺を含む他の多くの臓器における線維芽細胞とその「組織近傍」を、炎症性腸疾患や肺がんなど14の疾患において調査しました。チームは、臓器間で共有される線維芽細胞集団を特定しました。 

機械学習モデルを用いて、彼らは瘢痕性疾患や肺がん、関節の関節リウマチ、腸の炎症性腸疾患（IBD）など、複数の疾患にわたり異なる臓器に存在する3つの「悪玉」サブタイプの線維芽細胞を特定しました。 

興味深いことに、研究者らは、初期の皮膚創傷に免疫細胞を動員するのと同じ活性化線維芽細胞が、アクネや炎症性腸疾患（IBD）のような炎症性疾患でも観察されることを見出しました。これは、創傷様の線維芽細胞の状態が、アクネや炎症性腸疾患（IBD）のような、ともに瘢痕化のリスクを伴う疾患において、免疫細胞を組織に引き寄せるために利用されていることを示唆しています。

 複数の疾患や臓器にわたるこれらの「組織近傍」内で、疾患に関連する共通の、あるいは疾患特異的な線維芽細胞を特定することにより、研究者らは潜在的な普遍的創薬ターゲットを明らかにしています。これは、研究者が体中の複数の疾患に対して機能する単一の薬剤を開発できるかもしれないことを意味します。

将来的には、チームはこ の研究を人体のすべての組織にわたる他の多くの細胞タイプに拡張し、機械学習と人工知能（AI: artificial intelligence）を用いて、治療のために調節可能な疾患特異的な「組織近傍」を見つけることを目指しています。

 「線維芽細胞は、皮膚組織に免疫細胞を動員し、瘢痕化を引き起こす上で重要な役割を果たしており、これがさまざまな皮膚疾患を引き起こす可能性があります。臨床現場で瘢痕化を治療するための非常に効果的な治療法が不足しているのは、一部にはこれらの細胞が十分に理解されていなかったためです。現代の技術により、私たちはこれらの重要な細胞を前例のない詳細さで理解し始めることができます。私たちは、線維芽細胞が健康時および疾患時において、皮膚組織内の明確な解剖学的微小環境を占有し、維持していることを初めて示しました。私たちのデータは自由に利用可能であり、研究者が自身の研究から線維芽細胞をマッピングし、疾患における線維芽細胞に関する知識を拡大するために使用できるオンラインツールを提供しています。」

—ロイド・スティール博士（Lloyd Steele, PhD）、ウェルカム・サンガー研究所およびケンブリッジ大学の筆頭著者

「人工知能は、今後10年間で私たちの科学の進め方を変革し、膨大なデータセットをどのように探索し、人体の複雑さを理解するかを導くものとなるでしょう。ここで私たちは、健康な皮膚および多くの異なる疾患における線維芽細胞を分類し、マッピングするために機械学習を使用しました。将来的には、AIを使用して、体中のさまざまな組織におけるすべての異なる細胞タイプに影響を与えるすべての異なる疾患を照会し、健康時と疾患時に何が起こっているかの全体像を構築することができるでしょう。」

—モー・ロトフォラヒ博士（Mo Lotfollahi, PhD）、ウェルカム・サンガー研究所の上級著者兼グループリーダー

「この発見は、私たちが皮膚疾患やそれ以上のものを治療する方法を変える可能性のある、革新的な研究の種類を浮き彫りにしています。体中に見られる足場細胞における普遍的な創薬ターゲットを特定することは、何百万人もの人々に利益をもたらす可能性のある治療への扉を開くものであり、私たちはこれを可能にしている研究者たちを支援できることを誇りに思います。」

—マシュー・ペイティ氏（Matthew Patey）（OBE）、ブリティッシュ・スキン・ファンデーション最高経営責任者

「私たちの研究の臨床的関連性は非常に大きいです。個々の細胞タイプの役割を理解することから、疾患特異的な細胞タイプがどのように炎症を媒介する『組織近傍』を形成するかを解明することへと移行するという点で、パラダイムシフトをもたらします。私たちは、アトピー性湿疹、炎症性腸疾患、関節リウマチなど、体中のいくつかの疾患に関与する同じ疾患関連線維芽細胞を発見しました。これは、多くの疾患を治療するためにこれらの細胞における普遍的な治療標的を見つけられる可能性があることを意味します。これは、創薬開発における時間とコストを節約し、患者さんの副作用を減らすことにつながる可能性があります。」

—ムズ・ハニファ教授（Muzz Haniffa）、ウェルカム・サンガー研究所の細胞ゲノミクス責任者、ニューカッスル大学の皮膚科・免疫学教授

(脚注1, 2, 3は原文記事に存在するが、提供されたテキストには含まれていないため、翻訳文にも含めていません。)

More information

The integrated skin fibroblast dataset is freely available to view and download at https://collections.cellatlas.io/skin-fibroblast.

1. https://www.britishskinfoundation.org.uk/ [Accessed July 2025]
2. https://www.york.ac.uk/news-and-events/news/2023/research/hyms-skin-centre-launch/#:~:text=Essential%20role,approximately%20%C2%A3723%20million%20annually. [Accessed July 2025]
3. The 23 skin diseases and conditions include atopic dermatitis, alopecia areata, psoriasis, lupus, sarcoidosis, acne, cutaneous melanoma, basal cell carcinoma, squamous cell carcinoma, keloid scar, systemic sclerosis and others.

This study is part of the international Human Cell Atlas (HCA) consortium, which is creating comprehensive reference maps of all human cells as a basis for both understanding human health and diagnosing, monitoring, and treating disease. The HCA is an international collaborative consortium whose mission is to create comprehensive reference maps of all human cells – the fundamental units of life – as a basis for understanding human health and for diagnosing, monitoring, and treating disease. The HCA community is producing high-quality Atlases of tissues, organs and systems, to create a milestone Atlas of the human body. More than 4,000 HCA members from over 100 countries are working together to achieve a diverse and accessible Atlas to benefit humanity across the world. Discoveries are already informing medical applications from diagnoses to drug discovery, and the Human Cell Atlas will impact every aspect of biology and healthcare, ultimately leading to a new era of precision medicine. https://www.humancellatlas.org