2019年01月08日 20時00分サイエンス

傷の治療方法に革命、治癒や修復を促進する新素材が開発される

by rawpixel

ヤケドの治癒を助けるためのコラーゲンスポンジや、折れた骨の修復に用いられるインプラントなど、傷の修復を手助けする素材はこれまでにも開発されてきました。しかし、傷の修復過程は時間と共に変化するものだということで、インペリアル・カレッジ・ロンドンの研究者たちは、傷と相互作用して、その時々にあわせた形で治癒を促進する新しい生体素材を開発しました。

New material could ‘drive wound healing’ using the body's inbuilt healing system | Imperial News | Imperial College London
http://www.imperial.ac.uk/news/189689/new-material-could-drive-wound-healing/

New materials could 'drive wound healing' by harnessing natural healing methods -- ScienceDaily
https://www.sciencedaily.com/releases/2019/01/190107075551.htm

研究者が開発したのはTraction force-activated payloads(TrAPs)と呼ばれる技術。研究を行った1人であるBen Almquist氏は、人体の組織と相互作用して体の自然治癒を促進するTrAPsが新世代の素材となる可能性について述べており、既存の医療素材に組み込むことで治療の革命的な方法となりえるとしています。

人間にできた傷の修復過程で、細胞はまるで巣の上をはうクモのようにコラーゲンの足場の上を動きます。この時、細胞の動きによって傷を修復しはじめるための特殊なタンパク質が活性化されます。研究者はこのような傷の自己治癒を再創造する方法としてTrAPsをデザインしました。タンパク質と結合する、アプタマーと呼ばれる三次元立体構造にDNA断片を混ぜ入れ、そこに細胞が掴むことができる「カスタマイズ可能な取っ手」を構造の一端に取り付けたと研究者は説明しています。なお、この構造の逆の端は、コラーゲンのような足場がくっつくようになっています。

以下のムービーでもTrAPsの仕組みについて説明されており……

TrAPs: DNA Nanotechnology for Wound Healing - YouTube

ここでは、TrAPsについて「細胞が必要とする治療を含むパッケージを傷のある細胞の回りに配置すると、細胞がそれをつかんで開封する」と説明されていました。

研究室の実験では、コラーゲンの足場を動く細胞がTrAPsを引き寄せる様子が確認できたといいます。TrAPsは引っ張られると靴ひものようにほどけ、傷の修復に必要なタンパク質を活性化させたとのこと。

また、TrAPsの取っ手に変更を加えると、反応する細胞が変わり、TrAPsに特定のプロテインを放出させることも可能であることを研究者は発見しています。これにより、TrAPsは傷の修復過程に応じ、適切な細胞と相互作用して、修復に必要な物質を生み出すことになります。

傷の修復に必要な異なる種類のタンパク質を活性化させることに成功した人工素材は、これが初めてのこと。「治癒の活性化のために細胞の動きを使うという方法は、海綿動物から人間まで、さまざまな生き物において見られるものです」とAlmquist氏は述べており、TrAPsが自然界における傷の修復方法を模倣していることを説明しました。

このアプローチは異なる種類の細胞に適用できることから、骨折した骨や心臓発作のダメージを受けた組織や神経といった、さまざなま傷に用いることが可能。また糖尿病性足潰瘍といった、現代の治療では治りにくいとされるものに対しても利用できるとみられています。