カエルは、その近縁種のサンショウウオとは異なり、失った手足を再生することはできないが、興味深い新たな実験により、適切な条件下ではカエルが失った体の一部を部分的に再生することが可能であることが示唆されている。
本日Science Advances誌に掲載された論文では、アフリカツメガエル（Xenopus laevis）の切断された後肢を部分的に再生することを可能にした新たな治療法が報告されています。この治療法は、5種類の薬剤と「BioDome」と呼ばれるウェアラブルデバイスで構成されていました。タフツ大学とハーバード大学ヴィース研究所の研究者が主導した研究によると、この化学物質のカクテルにわずか24時間さらされるだけで、18ヶ月間持続する再生期間が促進されたとのことです。
「私たちが選んだ薬剤が、ほぼ完全な四肢の作製に役立っているのを見て、とても興奮しています」と、論文の筆頭著者でありタフツ大学の研究者であるニロシャ・ムルガン氏は声明で述べた。「薬剤にほんの少し触れるだけで、数ヶ月にわたる再生プロセスが開始されたという事実は、カエルやおそらく他の動物にも、活性化できる再生能力が眠っている可能性があることを示唆しています。」
これは非常に画期的な成果です。本来であれば自発的な再生能力を持たない動物が、特定の条件下では失われた四肢、そしておそらく臓器や組織といった他の体の部分も再生できることを示唆しているからです。この戦略は人間には必ずしも有効ではないかもしれませんが、この新しい論文は、哺乳類で同様の方法を開発するための将来の研究に役立つ可能性があります。とはいえ、この新しい研究はまだ初期段階であり、結果を確認し、観察された再生のメカニズムをより深く解明するには、さらなる研究が必要です。
サンショウウオ、ヒトデ、カニ、そして一部のトカゲは失われた体の一部を再生できますが、カエルは再生できません。哺乳類も同様ですが、人間の肝臓は90%を切除した後でも元の大きさまで再生できます。そして、科学者が2019年に発見したように、人間は関節の損傷した軟骨や酷使された軟骨を再生する能力も持っています。失われた指や脚全体を再生することは、哺乳類の創傷治癒の仕組みを考えると不可能です。ほとんどの場合、傷は瘢痕組織で覆われ、感染やさらなる損傷から保護されます。
タフツ大学の生物学者で、今回の研究の共著者であるマイケル・レビン氏は、20年以上にわたり、細胞群がどのようにして何を作るかを決定するのかを解明しようと努めてきました。この研究は重要であり、そこから得られる知見は、先天性欠損、がん、外傷、老化、そして組織や四肢の再生といった治療法の開発につながる可能性があります。
「四肢再生の研究は長年行われており、サンショウウオなど、既に臓器再生が可能な動物を研究してきました」とレビン氏はメールで説明した。「私たちのアプローチは、幹細胞移植やゲノム編集に焦点を当てた他の研究とは異なります。再生過程を細かく管理するのではなく、細胞が胚発生時に既に行っていたことを再開させるような短いシグナルを探るのです。」
この説得力を証明するために、レビン氏と彼の同僚は、細胞増殖を促進し、炎症を軽減し、細胞を修復モードに導き、コラーゲンの生成（瘢痕形成につながる可能性がある）を抑制し、神経繊維、血管、筋肉の成長を促進する5種類の薬剤を含む万能薬を調合した。
実験のため、研究チームはアフリカツメガエルの成体雌115匹の後肢を切断した。倫理面に関して、レビン氏は「獣医師と水生動物の専門家からなる委員会によって承認された詳細なプロトコル」に基づき、苦痛を最小限に抑えるために全身麻酔を使用したと述べた。「動物への敬意は、私たちのあらゆる研究の重要な要素です」と彼は付け加えた。
化学物質カクテルの成分が成功に不可欠だったことは明らかですが、バイオリアクターも同様に重要でした。ウェアラブルデバイスは、通常の切断端閉鎖プロセスを阻害し、代わりに四肢の再生を促進しました。バイオドームの使用は、「羊膜のような環境を模倣し、適切な薬剤と組み合わせることで、瘢痕組織の干渉なしに再建プロセスを進めることができました」と、本研究の共著者でありタフツ大学のエンジニアであるデビッド・カプラン氏は声明で述べています。
四肢の再生には何ヶ月もかかりましたが、結果は劇的でした。再生した後ろ足はほぼ完全に機能し、元の足と骨格や内部組織（ニューロンを含む）が類似していました。骨はないものの数本の足指も再生しました。実験では、カエルは普段通りに水中を泳ぎ、再生した足を突くと反応しました。
「私たちの総合的なデータは、早期に標的を絞った介入によって、再生の負担を四肢自体に移し、幹細胞の使用、連続的な治療、回復成長とパターン形成の持続的な微細管理といった長期的な治療戦略への依存を回避できる可能性があることを示唆している」と科学者らは論文に記している。
カエルと人間は生物学的に非常に異なるため、私はレビン氏に、今回の研究結果が哺乳類にどの程度当てはまるのかを尋ねた。
「すべての脊椎動物は、解剖学上の重要な制御機構を共有しています。サンショウウオが再生できるなら、人間にもできるはずです」と彼は答えた。「バイオドームとカクテルを調整する必要があるかもしれませんし、まだヒトでの実験には至っていませんが、最終的にはこれが医療における再生への道筋になると考えています。しかも、四肢に限った話ではありません。このカクテルには四肢特有の成分は含まれておらず、細胞に本来そこに存在するものを再生するように指示するシグナルなのです。」
次のステップとして、研究チームはマウスで新しいカクテルをテストし、必要に応じて混合物を最適化する予定です。
研究者たちは、この治療によって胚発生に関連する分子経路が活性化されたと推測していますが、今後の研究でこの点をさらに詳しく調査する必要があります。また、他の研究者がこれらの結果を再現し、関与する再生プロセスの正確な詳細をさらに深く掘り下げていくことも期待されます。いずれにせよ、これは有望なスタートであり、今後の研究にとって刺激的な新たな方向性となるでしょう。
さらに：人間は、損傷した体の部分を再生する「サンショウウオのような」能力を持っています。
