「切断された手足を再生する」ヤモリの超能力が人間の「再生医療」にインスピレーションを与える

「小さなヤモリがしっぽを借りる」でしっぽを失った小さなヤモリを覚えていますか?

小さなヤモリはどこからでも尻尾を借りてきましたが、最後には新しい尻尾が生えていることに気づいて驚きました。この小さなヤモリの「スーパーパワー」はすごいと思いますか？

この「超能力」とは、実は「再生」なのです。

私たち人間もそのような「超能力」を持っているのでしょうか？

残念ながら、現時点では答えは「ノー」です。

手を傷つけた後、数日後には傷が治った、それは再生ではないのか、と言う人もいるかもしれません。確かに、皮膚や骨などは、損傷を受けても自己再生し修復する一定の能力を持っていますが、心臓、神経、軟骨など、人体のほとんどの組織や臓器には、この能力がありません。

こうして「再生医療」が誕生したのです。再生医療材料は再生医療に欠かせないものです。

細胞が生命の最小単位であることはすでにご存知かもしれません。細胞の成長、分化、老化、死は、誕生から発達、死に至るまでの生命の全プロセスを決定します。

私たち一人ひとりに家があるように、細胞も孤立して存在しているわけではありません。生き残り、機能を果たすためには、何らかの自然素材に付着する必要があります。これらの天然物質は「細胞外マトリックス」と呼ばれています

再生医療材料は、科学者が細胞のために構築する新しい「家」です。この「家」は、細胞外マトリックスをシミュレートして細胞の成長に適した環境を提供するだけでなく、細胞が独自の役割を果たすように指示し、重要な治療「薬」を損傷部位に輸送し、再生能力を活性化し、損傷した組織や臓器の再生と修復を助けます。

それだけでなく、科学者たちは、この「家」を造るのに使われる材料の組成、構造、表面特性などの特性も、細胞に「命令」を出すための重要な信号になり得ることを発見しました。つまり、これらの材料は組織誘導特性を持っているため、「組織誘導バイオマテリアル」とも呼ばれます。

さらに驚くべきことは、新しい組織や臓器がゆっくりと成長し、この「家」がその使命を終えると、徐々に劣化して置き換わり、消滅してしまうということです。

この発見の背後には 30 年以上にわたる粘り強さがあることをご存知ないかもしれません。

1990 年、固体物理学を研究していた張興東と彼の学生たちは、動物の筋肉と皮膚の下に埋め込んだ多孔質のリン酸カルシウムセラミックの破片が、実際に本物の骨に「変化」したことを発見しました。

無生物がどのようにして生体組織に「変化」するのでしょうか?

この謎が解明されれば、多くの患者に希望が生まれるのではないでしょうか？

そう考えた張星東さんは、すでに52歳になっていたが、再生医療材料に研究の焦点を移すことを決意した。

「なぜなら、これがこの国に必要なことだから」当時の決断を振り返り、張興東院士はこう語った。

張興東は、約 200 匹の動物に対して同様の実験を行った後、1991 年にイタリアで開催された世界バイオセラミックス会議で、「骨誘導性バイオマテリアル」、つまり無生物のバイオマテリアルが生きた骨の形成を誘導できるという結論を自信を持って発表しました。

当時、国際的には、物質が組織の再生を誘発することはできないと一般に信じられていました。無生物がどのようにして生体組織の形成を誘発できるのでしょうか?これは単なるファンタジーです！張星東の耳には疑問が絶えず浮かんでいた。「物理学専攻の彼がどうして細胞生物学や分子生物学を理解できるのか？彼の考えは奇妙だ…」

張興東氏は、自分の結論が「実際の実験と事実から導き出されたもの」であるため、決して後退せず、常にその結論を信じ続けた。彼の結論を検証するために、海外の専門家が彼の研究室に派遣され、一緒に実験を行った。結局、事実は彼らに張興東の結論が正しかったことを認めざるを得なかった。張興東氏は、ある物質が骨形成を誘発できることを世界で初めて発見し、確認した人物となった。

それ以来、張興東は自身の理論の確認と発展を続け、世界で初めて「組織誘導バイオマテリアル」という概念を提唱した。この目的のために、彼は多くの実験を行うことにこだわりました。「科学技術の革新には、大胆な想像力、厳密な実験、そしてデータと事実に基づいたたゆまぬ努力が必要です。私は決して諦めようとは思いませんでした！」

2018 年、バイオマテリアルの定義に関する国際コンセンサスでは、「バイオマテリアルの定義」リストに組織誘導バイオマテリアルが追加されました。これは中国の科学者が提案したバイオマテリアルの定義としては初めて国際的に認められたもので、会議に出席した世界各国の専門家からは「新世代のバイオマテリアルの概念」と呼ばれた。

現在、この概念に基づいて、科学者たちは皮膚、骨、軟骨を修復するためのさまざまな再生医療材料を開発しています。神経、角膜、血管、心臓を修復できる材料を研究している科学者もいます。

私たち人間がヤモリのような「超能力」を持つ日もそう遠くないようです。この時間を短縮するために一生懸命努力するつもりはありますか?

出典：重慶市産学研協力推進協会

著者：潘福生、中国工程院院士、重慶大学教授、重慶科学技術協会会長

レビュー専門家：重慶科学コミュニケーション専門家グループ主任専門家、重慶電子工学専門学校教授、茅毅氏

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