东大和阪大挑战手足及皮肤体内再生技术
2022/10/20
东京大学和大阪大学正在发起一项挑战,开发可让因事故等原因而残缺的手足再生的治疗方法。采用称为“直接重编程(Direct reprogramming,DR)”的方法,可在人体内进行再生,而并非在试管中进行培养。利用在新冠病毒疫苗中得到广泛使用的信使RNA (mRNA)技术来防止再生细胞癌变的课题也开始看到曙光。
2021年,该研究被选定为日本政府的大型项目“Moon Shot(探索)型研究开发项目”。项目组由东京大学医学部和工学部、大阪大学工学部的研究人员组成,担任项目主管的东京大学讲师栗田昌和干劲十足地表示:“打算于2040年在临床应用上取得眉目,2050年让治疗方法得到一定程度的普及”。
在再生医疗技术中,最为人熟知的方法是使用可分化成神经及肌肉等多种组织细胞的多能干细胞(万能细胞)。比如,京都大学教授山中伸弥开发的iPS细胞,就是通过将特定基因导入皮肤等部位的纤维芽细胞中制备出来的。而直接重编程方法不经由万能细胞,而是使纤维芽细胞等直接变成目的细胞。
培养iPS细胞需要花费大量时间和成本,而直接重编程可以降低成本。而且,栗田昌和指出:“直接重编程适合使再生出来的手足固定”。将试管培养的细胞移植到身体内时,越是形状复杂的组织,血流越不通畅,也就越难以固定。如果采用直接重编程技术,就可以像蜥蜴的尾巴一样让组织在身体内再生。
直接重编程的研究从1990年代起以将皮肤细胞变成肌肉细胞等方法为主。2006年,山中教授一公布iPS细胞的制备方法,研发人员纷纷将使细胞变得符合目标的基因检索方法应用于直接重编程。现在主要由日本筑波大学及九州大学等日本国内企业推进研究。
栗田讲师本来的专业是瘫痪在床的人的后背和腰长期受压迫而产生的皮肤障碍“褥疮”。为了尽快治愈有时治疗需要几个月的褥疮而开始了直接重编程研究。褥疮是从伤口边缘开始一点点再生皮肤细胞而治愈的,而直接重编程是通过使整个伤口一下子再生皮肤细胞而尽快治愈。
小鼠实验结果表明,即便将伤口周边围挡起来阻止自然愈合,通过直接重编程,16天以后皮肤也能再生出来 |
栗田经过15年的研究,从86种候补基因中发现了能再生皮肤的4种基因组合。小鼠实验结果表明,即使在伤口周围安个管子阻碍自然治愈的状态下,伤口2周就闭合了。栗田后来用3年时间成功再现了皮肤本来的功能。通过找到使细胞恢复到接近胎儿、再生能力强的状态的基因组合,再生了滋润皮肤的“皮脂腺”及让毛发生长的“毛嚢”。
栗田利用这些组织的胎儿化研究,从2021年开始挑战小鼠的四肢再生实验。现已确认,通过直接重编程,骨头和软骨从缺损面开始生长。今后将探索肌肉及神经等同时再生的基因组合。
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