要約:
人間の脳の底には、豆粒ほどの大きさしかない腺がありますが、体全体のさまざまなホルモンの分泌を担当しています。それは、人体の「内分泌の最高司令官」とも呼ばれる下垂体です。下垂体機能が損傷すると、患者は不足しているホルモンを補充するために生涯にわたって毎日薬を服用する必要があることがよくあります。今、日本の名古屋大学の研究チームが重要な一歩を踏み出した。彼らはヒト幹細胞を使用して下垂体組織を成長させ、それを初めて霊長類に移植することに成功し、霊長類のホルモン分泌能力を回復させた。
この結果は、国際ジャーナル「Stem Cell Research andtreatment」に掲載されました。論文の筆頭著者は、名古屋大学大学院医学系研究科客員研究員の近藤達磨氏です。
下垂体機能低下症は一般的な病気ではありませんが、患者は生涯にわたる管理が必要であり、多くの場合、生活の質が重大な影響を受けます。
1.下垂体: 小さな腺、大きな責任
下垂体は小さいですが、重要な役割を果たしています。
分泌される副腎皮質刺激ホルモンは、副腎を刺激してコルチゾールを生成します。コルチゾールは、体がストレスに対処し、血圧と血糖値の安定性を維持するための重要なホルモンです。これがなければ、疲労、食欲不振、体重減少に苦しみ、重篤な場合には生命を脅かすこともあります。
下垂体は、成長ホルモン、甲状腺刺激ホルモン、その他のホルモンも分泌します。この研究は主にコルチゾールに関連する副腎皮質刺激ホルモンに焦点を当てました。
腫瘍、手術、外傷、または先天性要因による下垂体機能低下症の患者は、現在主にホルモンを補充する経口薬に頼っています。
しかし、この治療法には明らかな限界があります。人間の体が自然に分泌するホルモンは、概日リズムや外圧に応じてリアルタイムに調整されます。しかし、毎日決まった時間に薬を服用することで、この動的な変化を正確にシミュレートすることは困難です。
特に感染症、手術、または重度の気分変動の際には、体のコルチゾールの必要性が急激に増加するため、薬を服用している患者が適時に投与量を調整するのは困難です。
用量が不十分な場合は危険な副腎クリーゼを引き起こす可能性があり、一方、用量が多すぎると骨粗鬆症や代謝障害などの副作用を引き起こす可能性があります。
患者が自分自身を調整できる「生きた下垂体」を取り戻すことができれば、それは間違いなくより理想的な解決策となるでしょう。
2.ネズミからサルへの飛躍
研究チームのアイデアは、オルガノイド技術を使用することです。
オルガノイドは、実験室で培養された幹細胞から形成される小型組織で、実際の臓器の構造と機能をある程度シミュレートできます。名古屋大学は、ヒト幹細胞を用いた下垂体組織の培養において長年の経験を持っています。
2016 年には、同校のチームがヒト ES 細胞を使用して機能的な下垂体前葉組織を体外で増殖させたと Nature Communications 誌に報告しました。
研究者らはまず、下垂体を外科的に切除したマウスの皮膚直下に、培養したヒト下垂体オルガノイドを移植した。
期待できる結果が得られました。これらのオルガノイドは、6か月以上にわたって副腎皮質刺激ホルモンを分泌し続け、マウスの寿命を大幅に延長しました。
寿命がわずか 2 ～ 3 年のマウスにとって、6 か月は長い時間です。この研究の独創性は、それを脳の奥深くではなく皮下に移植することだ。皮下手術は侵襲が少なく手術が簡単で、問題が生じた場合でも簡単に切除できます。
これに基づいて、チームは下垂体を切除したマカクザルでさらに実験を実施しました。拒絶反応を防ぐために、研究者らは免疫抑制剤を使用しました。
移植後、人工下垂体組織はサルで 6 週間正常に機能し、副腎皮質刺激ホルモンの分泌とコルチゾールレベルの上昇に成功しました。手術から3か月後、研究者らはまだ生存可能な移植細胞を検出することができた。
さらに、移植により、ホルモン欠乏によるサルの体重減少が遅くなりました。研究者らは肺や肝臓などの臓器も検査したが、腫瘍や異常な細胞増殖は見つからなかった。
3.セキュリティが最大の懸念事項です
幹細胞療法に関する主な懸念は、移植された細胞が制御不能に増殖し、腫瘍を形成する可能性があることです。
今回はマウスやサルで腫瘍や異常な増殖は観察されず、この技術の安全性の予備的な証拠が得られました。
霊長類は生理学的構造と免疫反応の点でヒトに近いため、サルでの成功は臨床応用に向けた重要な一歩とみなされています。
もちろん、この研究はまだ初期段階にあります。
この霊長類の実験には 1 頭のマカクザルのみが含まれ、サンプルサイズは非常に限られていました。サルにおける移植組織の有効作業時間は6週間であり、これはマウスにおけるパフォーマンスよりもはるかに短い。その長期的な機能を拡張する方法については、さらなる検討が必要です。
さらに、免疫抑制剤自体にも副作用があります。将来的には、患者自身の細胞から調製した幹細胞を下垂体組織の培養に使用できれば、拒絶反応を回避し、免疫抑制剤への依存を軽減できる可能性があります。
4.日本の再生医療の力
この研究は、幹細胞と再生医療における日本のリーダーシップの伝統を継承しています。
日本の科学者山中伸弥は、人工多能性幹細胞技術の発明により 2012 年ノーベル生理学・医学賞を受賞しました。それ以来、日本はパーキンソン病、網膜疾患、心臓病などの治療に幹細胞を使用する臨床研究を数多く実施してきました。
皮膚の下にある小さな組織片を、自らを調節できる「ホルモン工場」に変えるというアイデアは、SF から現実へと移りつつあります。研究者らは、この方法により、毎日錠剤を服用するよりも自然な生理学的状態に近い、下垂体機能低下症に対するホルモン補充ソリューションが提供される可能性があると考えています。
もちろん、動物実験から人体臨床試験に移行するには、通常は数年と厳格な承認プロセスがかかります。追跡研究で長期生存、免疫拒絶、大規模生産などの問題に対処できれば、将来の患者は単純な皮下移植だけで生涯にわたる投薬の負担から解放されるかもしれない。
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