幹細胞を体内に投与しても長く生存できず治療効果が限定的だった問題を改善できる技術が開発された。
チョン・サンヨンKAIST生命科学科教授の研究チームは、人脂肪由来幹細胞の機能を強化できる新たな3次元培養技術を開発したと29日に明らかにした。今回の研究は国際学術誌「Advanced Science」オンライン版に3月に掲載された。
人脂肪由来幹細胞は脂肪組織から得られるため採取が比較的容易で、増殖能に優れ、免疫拒絶反応が低いという利点がある。このため再生医療と細胞治療分野で有望な治療用細胞として注目されてきた。しかし従来の2次元平面培養方式では、培養時間が長くなるほど幹細胞が老化し本来の機能が低下するという限界があった。
これを補完するために幹細胞を3次元構造で育てる研究が続いてきたが、体内移植後に幹細胞が十分に長く生存したり機能を安定的に維持したりすることには依然として困難があった。
研究チームは細胞培養基板表面に合成高分子マトリックスを適用し、幹細胞が平面に付着して増える代わりに、自ら立体的な細胞塊、すなわちスフェロイド（細胞塊）を形成するよう誘導した。使用した合成高分子物質はシリコンと酸素で構成された生体親和性高分子であるシロキサンを緻密に連結した形態で、研究チームはこの物質を「ポリ-ジ（poly-Z）」と命名した。
ポリ-ジは培養基板表面の物理・化学的性質を調節し、細胞培養液に含まれるアルブミンタンパク質が表面に良好に吸着するようにする。この過程で幹細胞は底面に付着せず互いに集まり、自己組織化方式で3次元スフェロイドを形成する。
とくにポリ-ジ基盤の環境で作られた幹細胞スフェロイドは、細胞周囲を支持する細胞外マトリックスの生成が増加したことが示された。これは単に細胞を寄せ集めたのではなく、実際の体内に近い環境を細胞周辺に構成したことを意味する。
実験の結果、この方式で培養した幹細胞は従来方式より分化能と免疫調節能が向上した。体内で生存する時間も大幅に延びた。急性大腸炎と急性肝損傷の動物モデルでも、従来の幹細胞培養方式より優れた治療効果を示した。
研究チームは、同じ量の幹細胞を投与しても体内でより長く生存し活発に作用すれば治療効果を高められると説明した。これは幹細胞治療薬の開発で重要な課題だった低い生存率の問題を克服する可能性を示す。
チョン教授は「今回の研究は合成高分子を活用した精密な3次元培養環境が幹細胞の機能と治療効能を同時に高められることを示した成果だ」と述べ、「炎症性疾患を含む多様な難治性疾患の治療に向けた次世代幹細胞治療薬の開発に幅広く活用されると期待する」と語った。
参考資料
Advanced Science(2026), DOI: https://doi.org/10.1002/advs.202518704