サンショウウオの「再生スイッチ」をマウスで入れ直し、指先の骨が一部戻った

編集・パクト

論文は2026年4月14日にPNAS(米国科学アカデミー紀要)のオンライン版で公開され、123巻17号に掲載された。

鍵になるのはSp6とSp8という2つの遺伝子だ。

ただし最初にはっきりさせておきたいのは、これは「マウスの指先の骨」の再生を部分的に助けた段階の研究であって、ヒトの腕がまるごと生えたわけではない、という点だ。

そもそも、なぜ動物によって再生する力がこんなに違うのか

腕も心臓も生え直す動物たち

メキシコサンショウウオ(アホロートル)は、手足を丸ごと生やし直せる。ウェイク・フォレスト大学の発表によれば、脊髄を含む尾、心臓の一部、脳、肝臓、肺、あごも再生できる。

ゼブラフィッシュは尾びれを何度でも再生でき、心臓・脊髄・脳・網膜・腎臓・膵臓も再生する。ポス博士らの2002年の論文では、心室の約20%を切除しても2か月以内に心臓が完全に再生した。

一方、マウスにも指先を再生する力がある。発表によれば、ヒトも爪床が残る傷なら指先の肉・皮膚・骨を再生できる。だが、手足を丸ごと再生する力はない。

同じ脊椎動物なのに、なぜここまで差が開くのか。

カギは傷口をおおう表皮にあった

研究チームが注目したのは、傷口を覆う皮膚の動きだ。サンショウウオやゼブラフィッシュが手足やひれを失うと、切り口はすぐに特別な皮膚(再生表皮)に覆われる。

再生表皮は、その下にできる「再生芽(ブラステーマ)」と呼ばれる細胞のかたまりの形成に欠かせない。再生芽には、構造を作り直すための前駆細胞と位置の情報が含まれる。

再生表皮は、発生中の手足の芽の先端にある外胚葉性頂堤(AER)のように、下の細胞へ合図を送る中心として働くとみられている。

ただ、マウスの指先も先端だけなら再生でき、そのときには再生表皮ができる。

3種のデータを突き合わせる

チームはまず、再生中のゼブラフィッシュのひれを細胞1個ずつ調べ(単一細胞RNA解析)、ひれの再生2〜3日目に増える中間表皮の細胞で特に活発な遺伝子の上位30のうち、手足の発生でも役割が知られるsp6に注目した。

サンショウウオの手足とマウスの指先でも遺伝子の発現を調べて突き合わせた。

カリー助教は、3つの研究室が3種の生物で再生を比べたことについて、「大きく異なる生物で再生を進めている、普遍的で共通の遺伝的プログラムがあるとわかった」と話している。

再生のスイッチ「Sp6」「Sp8」の正体

3種の動物に共通する2つの遺伝子

見つかったのがSp6とSp8という、2つの別々の遺伝子だった。

どちらも「Sp転写因子ファミリー」と呼ばれるグループのメンバーで、他の遺伝子のオン・オフを調節するタンパク質(転写因子)をつくる遺伝子だ。

サンショウウオでもゼブラフィッシュでも、四肢や尾びれを切ったあとの傷口の表皮でこれらの遺伝子が働いていた。ひれでは4日目、サンショウウオの前腕では10日目に最も強かった。

マウスの指先では、平常時は低かったSp6とSp8が、再生できる先端部を切ったあと7日目ごろから見え始め、10〜12日目に最も強くなった。

再生しない根元寄りの位置で切ったときは、7〜14日目を通して検出されなかった。

Sp6とSp8がないと再生が損なわれた

Sp8をなくすと骨がうまく再生しない

本当に必要な遺伝子かどうかは、なくしてみればわかる。チームはCRISPR-Cas9を使って、サンショウウオのSp8を壊した。

Sp8を失ったサンショウウオは、手足の発生そのものは普通だった。ところが前腕を切ると、先の方の骨の形がうまく作り直されず、新しくできた軟骨と元の骨のつながりも食い違うものが多かった。

ただし再生に異常が出た個体は、ガイドRNAによって約26〜34%だった。

マウスでも、表皮の基底層でSp6やSp8を働かなくすると、指先の骨の再生が損なわれた。

28日後の骨の長さは、Sp6だけで13%、Sp8だけで19%、両方で21%短くなり、両方を欠いたマウスではほとんど骨が再生しなかった。

遺伝子を欠いた指先では、炎症に関わるIL-17の経路と、骨を溶かす細胞(破骨細胞)に関わる遺伝子の活動が高まっていた。

論文は、これが骨の再生が進まない一因だと考えている。

遺伝子をなくすと再生が損なわれたことから、Sp6とSp8は再生に必要な遺伝子だといえる。ただしゼブラフィッシュでは、Sp6やSp8を1つずつ壊しても、ひれの再生に異常は見つからなかった。

チームは、働きを補い合う遺伝子があるためと推測している。

カギを握るFGF8

FGF8(線維芽細胞増殖因子8)は手足の発生で働く分子だ。マウスの胎児では、Sp8がないと手足の芽の先端でFGF8がつくられなくなる。

FGF8は、SP因子の働きの下流にある分泌タンパク質だ。そこでチームは、FGF8を外から届ければ、SP遺伝子が欠けていても再生を後押しできるかもしれないと考えた。

マウスの指先の骨が一部戻った——人間への応用と現実

ゼブラフィッシュにヒントを得たウイルス治療

次にチームは、消えたスイッチを別ルートで入れ直す方法を試した。

デューク大学の形成外科医デイビッド・A・ブラウン博士のラボが作ったのは、FGF8の遺伝子をアデノ随伴ウイルス(AAV)に運ばせる遺伝子治療だ。

ゼブラフィッシュの再生で見つかった「組織再生エンハンサー」というDNAの配列を使い、再生している指先でFGF8がつくられるようにしている。

ウイルスは傷の10日後に、眼の裏側の静脈から1回注射して全身に送った。指先のほかで遺伝子の働きが見つかったのは、ウイルスの処理を担う肝臓だけだった。

指先の骨の再生が一部戻った

Sp6とSp8を欠いたマウスにこの治療をすると、28日後の骨の体積は対照より32%多く、再生した骨の長さは24%長かった。

指先の骨の再生が一部戻ったことになる。ふつうのマウスでも、21日後に再生した骨の体積が34%増え、再生が早まった。

再生しない位置で切った指では、効果は見られなかった。論文は、ウイルスが届きにくかったか、再生の壁がもっと高いためだろうとしている。

再生したのは指先の骨で、手足がまるごと生えたわけではない。

サンショウウオを担当したウェイク・フォレスト大学のジョシュ・カリー助教は、この成果について「これは、ヒトの組織の再生で、この再生型の表皮の代わりになる治療を届けられるかもしれないという、一種の原理証明として使える」と述べた。

ウェイク・フォレスト大学の発表によれば、マウスの指からヒトの手足へ進めるには、さらに多くの研究が必要だ。

カリー助教はこの研究を、手足を取り戻す治療を探るうえでの基礎になるものと位置づけている。

ゼブラフィッシュのひれの再生は、ウィスコンシン大学マディソン校のケネス・D・ポス博士のグループが担当した。

失った手足を取り戻すために

毎年100万件を超える切断

ウェイク・フォレスト大学の発表によれば、世界では毎年100万件を超える四肢の切断が行われている(世界疾病負担研究の統計)。

原因は糖尿病などの血管の病気、けが、がん、感染症などで、高齢化と糖尿病の増加で今後も増えると見込まれる。

論文の序文によれば、2017年の時点で世界に5700万人以上が四肢の欠損とともに生きており、義肢は進歩しても、手足がもつ複雑な感覚と運動の機能までは再現できない。

ほかの方法を補う道として

カリー助教は「科学者たちは、バイオ工学の足場や幹細胞治療など、手足を取り戻すためのさまざまな方法を追究している。この研究の遺伝子治療は新しい道で、いつかヒトの手足を再生させる、きっと多分野にまたがる解決策を補い、さらに強める可能性がある」と述べている。

マウスで確かめられたのは指先の骨の一部の回復までで、再生しない位置の切断には効かなかった。ヒトの手足に使えるかどうかは、これからの研究で確かめることになる。