ヒトの「ミニ脊髄」を踊る分子が修復!? 神経再生の壁に挑む最新研究

脊髄損傷は、交通事故やスポーツの事故で起こる深刻なケガだ。一度傷つくと自然にはほとんど治らず、下半身の麻痺など重い後遺症が残ることが多い。米国だけでも約30万人がこの障害とともに暮らしているとされる。

これまで、有効な治療法は確立されておらず、多くの患者が回復への糸口を見いだせずにいた。この「治らない」とされてきた壁に、アメリカのノースウェスタン大学のチームが、まったく新しい角度から挑んだ。ヒトのiPS細胞から数ミリの「脊髄オルガノイド」を育て、そこにわざと傷をつけ、開発中の治療用分子で治せるかを試したのだ。研究は2026年2月、Nature Biomedical Engineering誌に発表された。

そもそも、なぜ脊髄損傷は治らないのか

切り傷なら治るのに、神経は治らない

皮膚を切っても数日で塞がるのに、なぜ脊髄の神経は治らないのか。理由は大きく三つある。

一つ目は、脳や脊髄をつくる中枢神経は、もともと再生する力がとても弱いことだ。手足の末梢神経は切れても再びつながることがあるが、中枢神経の細胞は、いったん傷つくと伸び直すためのスイッチをうまく入れられない。二つ目は、傷の周りが「再生を邪魔する環境」に変わってしまうこと。三つ目は、最初のケガそのものより、そのあとに続く炎症やむくみが、無事だった神経まで巻き添えにして被害を広げてしまう「二次損傷」だ。

日本でも年間5,000人が新たに

脊髄損傷は決して遠い話ではない。日本では年間およそ5,000人が新たに脊髄を損傷しているとされ、交通事故やスポーツの多い若い世代と、転倒が増える高齢世代に多い。国内の患者は累計で10万人を超えるとみられ、いまも根本的に治す方法はなく、手術やリハビリで悪化を防ぐのが精一杯だ。だからこそ「切れた神経をもう一度つなぐ」研究に、世界中の期待が集まっている。

実験室で育てた「小さなヒト脊髄」

iPS細胞から数ミリの立体組織を作る

研究チームが作ったのは、ヒトのiPS細胞から育てた数ミリメートルほどの立体的な組織、いわゆるオルガノイド(ミニ臓器)だ。培養皿の上で平らに細胞を並べる従来のやり方とは違い、細胞が自然に集まって立体構造を作るのが特徴で、本物の脊髄に近い環境を再現できる。iPS細胞は、皮膚や血液などありふれた細胞を「初期化」して、体のどんな細胞にもなれる状態に戻したものだ。これを神経の方向へ導いてやることで、患者を傷つけずにヒトの脊髄組織を実験室で用意できる。動物実験だけでは分からない「ヒトの細胞ならではの反応」を調べられるのが、この手法の強みになる。

このミニ脊髄には、信号を伝える神経細胞だけでなく、それを支えるアストロサイトという細胞も含まれていた。ここまでは他の研究でもあったが、今回の一番のポイントは別にある。

世界で初めて「免疫細胞」を組み込んだ

今回のオルガノイドが画期的なのは、ミクログリアと呼ばれる免疫細胞を初めて組み込んだ点だ。ミクログリアは脳や脊髄の中で「掃除役」や「見張り役」を務める細胞で、ケガをしたときに真っ先に反応して炎症を起こす主役でもある。

これまでのミニ脊髄には免疫細胞が入っておらず、「傷ついたあと体の中で実際に起きること」を再現できなかった。免疫細胞を加えたことで、はじめて本物の損傷に近い反応を実験室で観察できるようになったのだ。脊髄損傷では、最初のケガそのものよりも、そのあとに続く炎症が周囲の健康な神経まで巻き込んで傷を広げてしまうことが知られている。この「二次的な広がり」を再現するには、炎症の口火を切るミクログリアが欠かせない。舞台に主役級の登場人物がそろって、ようやく本番のリハーサルができるようになった、というわけだ。

傷つけると、本物と同じ「壁」ができた

神経再生を邪魔する「グリア瘢痕」

チームはこのミニ脊髄に小さな傷をつけて、脊髄損傷を再現した。すると、実際の脊髄損傷と同じ変化が次々に起きた。まず損傷部位で炎症が起こり、続いてアストロサイトが集まって硬い壁のような組織を作り始めたのだ。

これは「グリア瘢痕(はんこん)」と呼ばれるもので、脊髄損傷が治らない最大の原因とされる。体は傷口をふさごうとして壁を作るのだが、その壁が神経の再生を物理的に邪魔してしまう。まるで、通り道をふさぐ工事の柵のようなものだ。この厄介な現象を、ヒトの組織で再現できたこと自体が大きな成果だった。

この「柵」の正体を、もう少し細かく見てみよう。壁をつくるのは、興奮したアストロサイトが大量に吐き出すコンドロイチン硫酸プロテオグリカン(CSPG)という糖でできた網目状の物質だ。厄介なのは、これが単に物理的にふさぐだけではない点にある。伸びようとする神経の先端には成長円錐と呼ばれる「探り針」があり、その表面にはPTPσというセンサーが付いている。このセンサーがCSPGの網に触れると、「ここから先は進むな」という信号が神経に伝わり、成長円錐そのものが崩れてしまうのだ。物理的な壁であると同時に、神経に撤退を命じる化学的な関所でもある——これがグリア瘢痕の二重の厄介さだ。

「踊る分子」が壁を溶かし、神経を伸ばす

速く動くほど、細胞をよく刺激する

ここで登場するのが「踊る分子(dancing molecules)」だ。これはノースウェスタン大学のサミュエル・スタップ教授らが開発した治療用の分子で、正式には超分子治療ペプチド(STPs)と呼ばれる。

名前の由来は、この分子が体内でよく動き回ることにある。スタップ教授の核心的なアイデアはシンプルだ——細胞の表面にある受容体(信号の受け取り口)は、常に細かく動いている。だから、こちらの分子も速く動かしてやれば、それだけ受容体に出会える回数が増え、細胞に「再生しろ」という信号を強く送れる。じっとくっつく従来の薬とは、そこが根本的に違う。

「振り付け」を変えると、効き目が変わった

面白いのは、研究チームがこの「動きの効果」を数字で証明してみせたことだ。彼らは分子の設計をほんの少しだけ——アミノ酸を1〜2個入れ替えるだけ——変えて、よく動くタイプと動きの鈍いタイプを作り分けた。硬くて動きが鈍い分子と、柔らかくてよく踊る分子。その揺らぎ具合を、核磁気共鳴(NMR)などの手法で実際に測定したのだ。

結果は明快だった。よく踊る分子ほど、神経を育てる力が強かった。ヒトの神経のもとになる細胞で試すと、よく動く分子は約20%を神経へと育てたのに対し、動きの鈍い分子では8%ほど。およそ2.5倍もの差がついた。しかも、カルシウムを加えて分子の動きを無理やり止めると効果も落ちた。「動くこと」そのものが効き目の源であることが、こうして裏づけられた。

足場になり、二つの合図を送る

踊る分子は、ただ動いているだけではない。水の中で自然に集まって細い繊維をつくり、細胞たちが育つための「仮設の足場」になる。本来そこにあるはずの組織の骨組みを模した足場だ。その上で分子は、二種類の合図を細胞に送る。一つは細胞の土台づくりに関わるインテグリンという受け口へ、もう一つは細胞の成長や血管づくりを促すFGF受容体へ。足場を用意し、育てと命じ、栄養を運ぶ血管まで呼び込む——一つの分子が何役もこなすのが、この治療法の巧みさだ。

瘢痕が薄れ、神経が伸び始めた

傷ついたミニ脊髄にこの踊る分子を与えたところ、変化が起きた。あの神経再生を邪魔していたグリア瘢痕が大きく縮み、ほとんど見えないほどになったのだ。そして、いったん止まっていた神経の突起が、再び伸び始めた。

この効果は、実は動物実験ですでに裏づけがある。2021年にScience誌に報告された実験では、下半身が麻痺したマウスにこの分子を1回注射したところ、4週間後には歩けるまでに回復した。軸索(神経の長い電線部分)の再生、瘢痕の縮小、神経を覆う髄鞘の再形成、栄養を運ぶ血管の新生、そして運動をつかさどる神経細胞の生存率アップ——複数の再生効果が一度に確認されている。ひとつの分子で多方面に効くのが、この治療法の面白いところだ。今回、その効果が「ヒトの組織」でも見られたことに、次の段階への手応えがある。

ヒトへの応用に向けて、慎重に

「マウス」と「ミニ組織」で効いた、の段階

希望の持てる結果だが、冷静に段階を確認しておきたい。今回効果が示されたのは、あくまでマウスと、実験室で育てたミニ組織においてだ。ヒトの患者で効くかどうかは、これからの臨床試験を待たなければならない。

特に難しいのが、ケガから時間の経った「慢性期」の患者だ。瘢痕が完全に固まってしまうと、再生はさらに困難になる。研究チームは今後、こうした慢性の損傷を再現するモデルを作って調べる予定だとしている——つまり、慢性期に効くかどうかはまだ分かっていない。この分子は米国で希少疾病用医薬品(オーファンドラッグ)の指定を受けており、実用化に向けた歩みは進んでいるが、過度な期待は禁物だ。

脊髄だけにとどまらない可能性

この踊る分子のアプローチは、脊髄損傷だけのものではない。神経が傷つく病気全般に応用できる可能性があり、開発チームは脳梗塞やパーキンソン病、アルツハイマー病、ALSといった病気への展開も視野に入れている。免疫細胞まで備えたヒトのミニ臓器は、そうした薬を試す舞台としても役立つはずだ。動物とヒトの間には大きな隔たりがあり、多くの有望な治療がその谷で消えてきた。ヒトの組織で直接ためせる場が整ったことは、その谷に橋を架ける試みでもある。もちろん、オルガノイドはあくまで数ミリのミニ組織であり、血管も全身の免疫も、実際に体を動かす機能も持たない。本物の脊髄そのものではない、という限界は忘れてはならない。それでも、「治らない」とされてきた領域に、確かな一歩が刻まれたことは間違いない。