磁石で人工血管を育てる－MITが革新的技術を開発

こんばんは。田中たなかです。
本日ほんじつは、マサチューセッツ工科大学まさちゅーせっつこうかだいがく（MIT）の研究けんきゅうチームが、磁石じしゃくを使っつかって人工じんこうの血管けっかんを育てるそだてる新しいあたらしい方法ほうほうを開発かいはつしたという話題わだいをお伝えおつたえします。この技術ぎじゅつは、将来しょうらいの臓器ぞうき移植いしょくなどに大きなおおきな希望きぼうをもたらすかもしれません。

第1章: 人工組織の最大の壁－血管ネットワーク

研究けんきゅう室しつで筋肉きんにくや肝臓かんぞう、腎臓じんぞうなどの組織そしきを育てるそだてる研究けんきゅうは進んすすんでいます。[3] しかし、これらの組織そしきを体からだの中なかで生かすいかすためには、細かいこまかい血管けっかんのネットワークが欠かかかせません。血管けっかんは酸素さんそや栄養えいようを運びはこび、老ろう廃物はいぶつを取り除くとりのぞく重要じゅうような役割やくわりを担っになっていますが、人工じんこう的てきに作るつくるのが非常ひじょうに難しいむずかしいのです。[2]

特にとくに毛細血管もうさいけっかんは直径ちょっけいがわずか0.005ミリメートルと、人間にんげんの髪の毛かみのけの34分のぶんの1ほどの細ほそさです。[1] 従来じゅうらいの3Dプリンターでは主要しゅような血管けっかんしか作れつくれず、このような微細びさいなネットワークを正確せいかくに作るつくることはできませんでした。[3]

第2章: 切手より小さいチップと磁石の力

MITの研究けんきゅうチームはこの課題かだいに対しにたいし、「血管けっかんオンチップ」と呼ばよばれる新しいあたらしいデバイスを開発かいはつしました。[1][3] このチップは郵便ゆうびん切手きってよりも小さくちいさく、中なかにはコラーゲンというタンパク質たんぱくしつのゲルと、人間にんげんの内皮ないひ細胞さいぼう（血管けっかんの内側うちがわを覆うおおう細胞さいぼう）で作らつくられた主おもな動脈どうみゃくが入っはいっています。[2][3] また、ゲルの中なかには小さなちいさな磁石じしゃくが埋め込まうめこまれています。

外部がいぶから磁石じしゃくを動かすうごかすことで、このチップ内ないの血管けっかんを優しくやさしく伸びのび縮みちぢみさせることができます。研究けんきゅうチームは、磁石じしゃくの動きうごきをコンピューターで制御せいぎょし、伸びのび縮みちぢみの強つよさや方向ほうこう、スピードを細かくこまかく変えかえながら実験じっけんを行いおこないました。[2]

第3章: 動かすことで血管はどう変わるのか

まず、チームは血管けっかんに対してにたいして5％または15％の伸びのび縮みちぢみを、1秒間びょうかんに1回かいのリズムで与えあたえました。[2] すると、全くまったく刺激しげきを与えあたえない場合ばあいと比べくらべて、新しいあたらしい毛細血管もうさいけっかんの芽めがはるかに多くおおく生まれうまれました。[2]

興味深いきょうみぶかいのは、伸びのび縮みちぢみの強つよさによって成長せいちょうの仕方しかたが変わっかわった点てんです。5％の弱いよわい刺激しげきでは芽めの数かずが最ももっとも多くおおくなり、15％の強いつよい刺激しげきでは芽めの数かずは少ないすくないものの、一いち本ほん一いち本ほんがより長くながく伸びのびました。[2] すべての芽めは、実際じっさいの毛細血管もうさいけっかんと同じおなじくらいのサイズに保たたもたれていました。[2]

方向ほうこうの制御せいぎょも可能かのうでした。伸びのび縮みちぢみを与えあたえた方向ほうこうに沿っそって、血管けっかんの芽めは伸びのびていきました。途中とちゅうで刺激しげきの方向ほうこうを変えるかえると、芽めも追従ついしょうして方向ほうこうを変えかえ、L字じ型がたのような形かたちも作れつくれました。[2] 伸びのび縮みちぢみの方向ほうこうを変えかえた実験じっけんでは、67％から71％の芽めが新しいあたらしい方向ほうこうに伸びのび直しなおしたと報告ほうこくされています。[2]

さらに、生えはえた芽めの中なかには液体えきたいが流れるながれることも確認かくにんされました。また、血管けっかんの壁かべのバリア機能きのうも改善かいぜんされました。[2]

研究けんきゅうチームは、細胞さいぼうが力ちからを感じるかんじる仕組みしくみについても調べしらべました。PIEZO1という遺伝子いでんしが、この力ちから刺激しげきを感じ取るかんじとるセンサーのような役割やくわりを果たしはたしていることがわかったのです。[2] この遺伝子いでんしの働きはたらきを抑えるおさえると、血管けっかんの芽めの成長せいちょうは弱まりよわまりました。しかし、壁かべのバリア機能きのうは保たたもたれたため、他たにも力ちからを受け取るうけとる道筋みちすじがあると考えかんがえられています。[2]

第4章: 専門家「動くことは良いこと」－将来への展望

この研究けんきゅうを率いひきいたMITの機械きかい工学こうがく者しゃリトゥ・ラマン氏しは、「健康けんこうな組織そしきは整っととのった血管けっかんネットワークに依存いぞんしていますが、現在げんざいの技術ぎじゅつではそれを人工じんこう組織そしきの中なかに作るつくることができません。物理ぶつり的てきな合図あいずで血管けっかんの成長せいちょうをプログラムできれば、移植いしょく可能かのうな組織そしきを再さい生産せいさんできるようになるでしょう」と述べのべています。[1][2]

ラマン氏しはまた、「私わたしたちの研究けんきゅう室しつでいつも言っいっていることですが、『動くうごくことは良いよいこと』なのです。力学りきがく的てきな力ちからが体からだの中なかで重要じゅうような役割やくわりを果たしはたしています」とも語っかたっています。[2][3]

今後こんごの課題かだいとして、実際じっさいに血液けつえきを流しながしたときの性能せいのうや、筋肉きんにくなど実際じっさいの組織そしきに組み込んくみこんだ場合ばあいの機能きのうを調べるしらべる予定よていです。[1] この技術ぎじゅつが確立かくりつされれば、病気びょうきやけがで失っうしなった組織そしきを再生さいせいするための大きなおおきな一いち歩ほとなるかもしれません。

以上いじょう、田中たなかがお伝えおつたえしました。