科学者がヒトの皮膚細胞を30歳若返らせる遺伝子組み換えを実施
バブラハム研究所の科学者は、中高年のドナーから採取した皮膚細胞に新しい一過性の初期化法を施し、生物学的年齢を数十歳若返らせました。
By Daniel R. Miranda, Ph.D.
Published: 2:04 p.m. PST Apr 18, 2022 | Updated: 3:43 p.m. PST Sep 23, 2022
重要なポイント
新しい遺伝子再プログラミングの方法は、皮膚細胞のアイデンティティを失うことなく、重要なことに、30歳若返らせることができます。
若返った皮膚細胞は、より多くのコラーゲンを生成し、より早く治癒します。これは、より若い皮膚の兆候です。
この遺伝子組み換え法は、アルツハイマー病や白内障など、加齢に伴うさまざまな病気の治療に利用できる可能性があります。
もし、あなたの細胞の年齢をゼロに巻き戻せるとしたら、そうしますか？あなたの細胞はかつてすべて胚細胞であったことを考えると、よく考えるかもしれません。ベンジャミン・バトンのように、自分の年齢を生まれたときまで戻したいと思う人はあまりいないでしょう。しかし、もし数年、数十年単位で年齢を戻すことができるとしたらどうだろう。
ここしばらく、科学者たちは、大人の細胞を胚性幹細胞（胚を構成し、やがて成長した大人になるための細胞）のように再プログラムすることができるようになりました。実験的にプログラムされた胚性幹細胞（人工多能性幹細胞）は、生物学的年齢がほぼゼロであるため、アンチエイジング治療への応用が期待されています。しかし、問題は、これらの細胞が胚のような細胞になるため、本来のアイデンティティを失ってしまうことである。英国バブラハム研究所のギルらは、この問題を回避する方法を発見した可能性があり、皮膚細胞のアイデンティティを維持したまま皮膚細胞を再プログラムして若返らせることができるとeLifeに報告した。
本研究の主執筆者で、博士課程の学生として研究を行ったディルジート・ギル博士は、「分子レベルでの老化に関する理解はこの10年で進み、ヒト細胞における加齢に伴う生物学的変化を測定することができる技術が生まれました。私たちはこれを実験に応用し、新しい方法が達成したリプログラミングの程度を明らかにすることができました。
見た目も癒しも若々しくなる年齢逆転現象
ギル博士たちは、年代的には38歳、53歳、53歳、生物学的（エピジェネティック）には45歳、49歳、55歳の3人の中年ドナーのヒト皮膚細胞（線維芽細胞）に部分的にリプログラミングを施しました。皮膚細胞は、リプログラミング中に形状が劇的に変化した。特に、胚性幹細胞の形と同じように丸みを帯びた形になった。重要なことは、リプログラミングが終了する頃には、元の細長い皮膚細胞の形とアイデンティティに戻ったことである。さらに、部分的に初期化された皮膚細胞の生物学的年齢は、30歳若返った。これらの結果は、部分的なリプログラミングによって、細胞のアイデンティティを維持したまま生物学的老化を逆転させることができることを実証しています。
ギル博士たちは、特定の遺伝子の変化による機能的成果を測定することで、部分的なリプログラミングの効果をさらにプロファイリングした。そのうちの1つが、肌の潤いとハリを保つ構造タンパク質であるコラーゲンの遺伝子であった。[線維芽細胞はコラーゲンの産生を担っているが、これは加齢とともに減少していく。イギリスの研究者たちは、部分的なリプログラミングによってコラーゲン遺伝子が活性化されただけでなく、コラーゲンタンパク質のレベルが上がり、傷の治癒速度も向上したことを明らかにしました。これらの結果は、MPTRが原理的にヒトの皮膚細胞に若々しい機能を回復させることを示すものである。
ギル博士はこう締めくくった： 「今回の結果は、細胞の初期化に関する我々の理解を大きく前進させるものです。私たちは、細胞の機能を失うことなく若返らせることができること、そして、若返りは古い細胞に何らかの機能を回復させるように見えることを証明したのです。また、病気に関連する遺伝子の老化指標が逆転したことは、この研究の将来にとって特に有望です。
セル・アイデンティティ・クライシスの克服
筋肉細胞を例にとると、その機能は収縮することである。もし、胚性幹細胞に完全にプログラムし直すと、筋肉細胞としてのアイデンティティを失い、したがって、その機能も失われる。つまり、アンチエイジング治療という観点からは、使い物にならないのです。たとえ生物学的年齢が0歳であっても、収縮できない筋肉細胞に何の意味があるのでしょうか？これは、成人の細胞すべてに言えることで、細胞はそれぞれ特殊な機能を果たしている。
科学者たちはすでに、元のアイデンティティを保ったまま細胞を部分的に再プログラムすることに成功しているが、理想的な結果は得られていない。リプログラミングには3つの段階があり、山中因子と呼ばれる特定の遺伝子を活性化することで実現する。山中因子は通常、胚性細胞で活性化する。完全な初期化では、山中因子は3つの段階すべてで活性化されます。部分的な初期化では、山中因子は第1段階を通してのみ活性化されます。このような一過性の初期化は、マウスの寿命を延ばし、細胞機能を向上させるが、生物学的年齢を約3年逆転させるに過ぎない。そこでギル博士たちは、山中因子を第2段階まで活性化させるMPTR（成熟期過渡期リプログラミング）と呼ばれる新しい部分的リプログラミング戦略を研究した。
細胞リプログラミング療法
ギル博士たちは、MPTRによって皮膚細胞を若く再プログラムできることを実証したが、この発見が意味するところは、皮膚だけではないのだ。リプログラミング中の遺伝子活性化をさらに調べると、皮膚細胞以外の機能を持つ遺伝子に変化が見られた。その結果、アルツハイマー病や白内障に関連する遺伝子に加齢に伴う変化が見られ、MPTRがこれらの加齢に伴う疾患の治療に役立つ可能性が示唆されました。
MPTRはどのように加齢に伴う病気などの治療に活用できるのでしょうか？個人の体から生検を行い、MPTRによって皿の中で若返らせ、再び体内に戻すことで、傷ついた組織を治すことができるかもしれません。例えば、若返った皮膚細胞を傷口に再導入することで、傷の治りを良くすることができます。ただし、山中因子には腫瘍を引き起こす可能性があるため、この方法を実現するためには改良が必要だ。また、何歳からMPTRを始めるか、MPTRを何度も繰り返すことでさらに若々しくなれるか、なども検討する必要がある。これがうまくいけば、細胞初期化療法は将来的に有望だと思います。
筆頭著者であるウルフ・ライク博士は、「この研究は、非常にエキサイティングな意味を持ちます」と述べています。最終的には、リプログラミングをせずに若返る遺伝子を特定し、それを特異的にターゲットにして老化の影響を軽減することができるかもしれません。このアプローチは、驚くべき治療法の地平を切り開く貴重な発見を約束するものです。
ソース：
Gill D, Parry A, Santos F, Okkenhaug H, Todd CD, Hernando-Herraez I, Stubbs TM, Milagre I, Reik W. maturation phase transient reprogrammingによるヒト細胞のマルチオミック・リジュビネーション。Elife. 2022 Apr 8;11:e71624. doi: 10.7554/eLife.71624. Epub ahead of print. pmid: 35390271.