通常は元に戻らない切断されたカエルの足の再生に成功

by Josh More

糖尿病などの病気や事故で手足を失う人は年々増加傾向にあり、例えばアメリカでは2050年までに年間360万人の人々が何らかの理由で四肢の喪失を余儀なくされると見積もられていますが、失った手足を再生させる医療技術は実現していません。そんな中、本来は四肢を再生できないカエルの足を再生させることができたとの論文が、2022年1月26日に発表されました。これにより、自然に手足を再生できない動物でも、適切な処置を施すことで再生能力を発揮できるようになる可能性が示されました。

Acute multidrug delivery via a wearable bioreactor facilitates long-term limb regeneration and functional recovery in adult Xenopus laevis
https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.abj2164

Scientists Regrow Frog’s Lost Leg | Tufts Now
https://now.tufts.edu/articles/scientists-regrow-frog-s-lost-leg

Frogs regrow amputated legs in breakthrough experiment | Live Science
https://www.livescience.com/frogs-regrow-amputated-legs-in-lab

ウーパールーパーの愛称で親しまれているメキシコサンショウウオなど、ごく一部の動物は欠損した手足を再生させることができます。人間の体も、切り傷をふさいだり、肝臓の半分を失っても再生させたりできますが、さすがに手足のような複雑な器官の再生は不可能。人間や大半の動物が体の一部を失うと、瘢痕(はんこん)組織と呼ばれる肉の塊で傷口を覆って出血やバクテリアの侵入を防ぐため、失った器官が傷口から生えてくることはありません。従って、再生医療の実現には「いかに傷口が瘢痕組織で覆われてしまうのを防ぎつつ体組織の再生を促進するか」がポイントになります。

そこで、アメリカ・タフツ大学とハーバード大学の研究チームは、アフリカツメガエルの足を切断してから、傷口をゲル状の薬剤が入った容器で覆う実験を行いました。

アフリカツメガエルが選ばれたのは、発生生物学のモデル生物として広く用いられてきたのが主な理由です。また、アフリカツメガエルはオタマジャクシの時は体の一部を再生させる能力を持ちますが、変態して成体になるのと同時に再生能力を失うため、失った体組織や機能の回復方法についての研究にも重用されています。

研究チームが、足を切断したアフリカツメガエルの傷口に、成長ホルモンや瘢痕組織の形成などを妨げる5種類の薬剤を含むシルクプロテインゲル入りのシリコン製キャップである「バイオドーム」を装着したところ、ほぼ完全に機能する足が再生されました。

by Nirosha Murugan

新しい足は元の脚に似た構造を持つ骨を有しており、神経細胞を含む内部組織もありました。再生した足は物が触れた刺激に対して反応し、アフリカツメガエルは足を動かして水中を泳ぐこともできたとのこと。足の再生には18カ月かかりましたが、バイオドームを装着していたのは足を切断してから24時間だけでした。

以下の画像のうち、上段は切断後に何もしなかったグループ、中段はゲルだけのバイオドームをつけたグループ、下段は5種類の薬剤入りのバイオドームをつけたグループのアフリカツメガエルの足です。何もしなかった場合やゲルだけの場合は細い組織が伸びただけなのに対し、薬剤入りのバイオドームをつけた場合はヒレのようなものが再生されているのが分かります。

今回の研究結果について、論文の共著者の1人であるタフツ大学のデイビッド・カプラン氏は「バイオドームを最初の24時間つけることで、羊水のような環境を再現し、瘢痕組織に邪魔されずに再生プロセスを進めることができました」と述べました。また、筆頭著者であるニロシャ・ムルガン氏は、「私たちが選んだ薬剤が、ほぼ完全な四肢の形成に役立つと確認できたのは大変喜ばしいことです。また、短時間薬剤をつけるだけで再生プロセスを始動させられたという事実は、カエルやほかの動物が休眠状態の再生能力を秘めている可能性を示唆しています」とコメントしました。