July 2015vol.

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プロフェッショナルに聞く「軟骨は再生しない」という常識への挑戦 ̶ 細胞シートを用いた関節治療■■

iPS 細胞最前線 ̶ CiRA が取り組む新しい医療 ̶■ ASCA スタイル：ASCA Academy 大解剖■ ASCA 掲示板：数字の範囲を示すハイフン（-）とダッシュ（‒）■ 科学誌サイエンス記事：オキシトシンと視線を介したポジティブ・ループによるヒトと犬の絆形成とその共進化

おかげ様で

創業 20 周年
ANNIVERSARY

プロフェッショナルに聞く「軟骨は再生しない」という常識への挑戦
̶ 細胞シートを用いた関節治療
佐藤 正人 先生
東海大学医学部外科学系整形外科学教授
関節の軟骨は年齢とともにすり減っていき、摩耗が進行すると変形性関節症となり、関節に痛みを抱えたり、歩行が困難になります。これまでの医療では、このような軟骨の損傷がひどくなった場合には人工関節を用いる以外にほぼ選択肢はありませんでした。しかしこの常識を覆し、軟骨を再生させ、自力で再び歩けるようになるための研究が今進められています。今回は、その第一人者である東海大学 佐藤正人先生にお話を伺いました。

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整形外科と再生医療の出会い
私はもともと大学院（医学研究科）では、レーザーを用いた椎細胞シートを用いた治療では、大阪大学の澤芳樹教授による間板ヘルニアの治療に取り組んでいました。この治療は、レー心筋の再生、西田幸二教授による角膜再生の研究が先行してザーを照射することで椎間板の中に空洞を作り、ヘルニアが神進んでいました。これらの治療では、損傷した部位に手術で直経を圧迫するのを低減させるという手法です。この治療に関連接細胞シートを適用します。シートが組織に生着し、サイトカイして、照 射により損 傷した椎 間 板を再 生するためのスキャンなどの液性因子を産生することで、細胞増殖を促します。先フォールド（足場）を用いた細胞培養が私の研究対象になりま行研究では上皮細胞の再生をターゲットにしていましたが、硬した。これが、私が再生医療に携わることになったきっかけです。

い軟骨の再生においても、まず求められるのは表層部分をしっ研究を進める中で、この手法を関節軟骨にも応用したいと考えるようになりました。変形性膝関節症をはじめとして軟骨のかりと再生させることだったので、この細胞シートによる治療が有効なのではと考えたのです。

損傷に苦しむ患者さんは多く、再生医療によるアプローチが最初にスタートさせたのはウサギを用いた動物実験です。軟大きな効果をもたらすのではと考えたためです。最初、私たち骨など結合組織の増殖をはかるうえで、トランスフォーミングは軟骨の表層部分をできるだけ硬い軟骨で置換しようとして、増殖因子β（TGF-β）がどれだけ産生されるかが指標になりまin vitro の軟骨の作製に多くの時間を費やしました。実際に、患す。私たちの研究では、ウサギの軟骨に細胞シートを適用した者さんの細胞から移植に適した硬い軟骨を作ること自体には成ところ、この TGF-βが 50 倍ほどにもなっており、非常に有望功したのですが、この方法は移植する軟骨の作製だけで月単位な結果が得られました。それから、免疫不全モデルを用いた研の時間がかかることから、現実的ではないことがわかりました。

究でも安全性が示され、ﬁrst-in-human の研究に進むことにこのような試行錯誤のすえに、目をつけたのが東京女子医科なったのです。

大学の岡野光夫教授が開発された細胞シート工学でした。当時、自己細胞と同種細胞による軟骨再生医療2011 年に私たちは「細胞シートによる関節治療を目指した臨行いました。全 8 例に移植を実施し、現在では治療 1 年後の床研究」として、臨床研究をスタートしました。対象としたのはフォローアップ期間も終了しましたが、何よりも心強い結果だっ外傷または変性により生じた膝関節軟骨損傷を有する患者さん

たのは重篤な有害事象が発生しなかったということです。外科です。膝関節を選んだのはアプローチしやすく、また患者数も手術ですので感染症などの懸念は当然にあったのですが、この多いためです。患者さん自身の軟骨から組織を採取して、作製研究ではそのような結果に至らず、これから臨床研究をさらにした軟骨細胞シートを患部に移植し、必要に応じて通常手術も進めていくうえで大きなハードルをクリアしたと考えています。

損傷部細胞シート移植

軟骨 骨骨髄細胞移植 1 年後硝子軟骨で再生細胞シート
生検
COL1

COL2

関節鏡
HE

Saf-O

TB細胞シートによる関節治療 © 東海大学2

有効性に関しても良好な結果が得られました。参加患者さん

この結果を受けて、今私たちが進めているのが同種細胞を用の中に、両膝に軟骨損傷があり、片膝に骨切り手術、もう片膝いた臨床研究です。2011 年の研究は自己細胞を用いたのにに骨切り手術と細胞シート移植手術を適用した方がいるので対し、同種細胞、すなわち自分以外の人から採取した細胞を使すが、細胞シートを適用した膝の方が、予後が良好だったので用します。今回の研究では、細胞は多指症の手術の際に廃棄す。画像による診断でも順調に軟骨が再生されている様子をする組織から軟骨を採取します。患者さんまたはご家族の同見て取ることができました。その後、日常生活に問題のないレ意のもと提供を受けます。現在は移植に適した細胞を選定すベルまで回復し、かえって運動のし過ぎで再来院した患者さんる作業中で、2016 年から実際に同種細胞シート移植手術がもいるほどです。

始まる予定です。その後は、同様に定期的なフォローアップで安全性を観察します。
研究は私たち整形外科学のメンバーが中心になって行っていますが、医学だけでなく、獣医学、理学、農学など多様なバックグラウンドを持つ研究者が加わるようになってきました。細
胞シートを用いた治療には、外科手術の技術だけでなく多種多様な知識や経験が必要であり、こうした研究者や多施設の共同研究者の貢献は非常に大きいです。将来的には、薬事承認をみすえた多施設共同研究が必須になることから、研究が拡大していくことを期待しています。海外からも反響があり、術前術後自己細胞由来細胞シートによる治療後の経過

特に私たちの治療成績の中で、膝のお皿の下の関節（膝蓋大腿関節）の損傷も良好に再生されていたことは驚きだったようです。

© 東海大学

同種細胞移植の可能性
再生医療というと自己細胞を用いるのが一般的なイメージでため、これより欠損の大きい患者さんには適用できなかったのすが、私は軟骨の治療に関しては同種細胞移植の方に大きなです。複数枚使用すれば患部をカバーできますが、その複数可能性を感じています。まず大きな要因は、細胞シートの大量のシートが同等の品質を確保しなければならないことから、自生産が可能なことです。自己細胞から培養を経て細胞シートを己細胞を使用するにはハードルが高かったのです。一方、同種作製するには、評価も含めて 3〜4 週間程度の時間がかかりま細胞を用いたシートは大量生産が可能で、工程上、品質管理す。一方で、同種細胞であれば 2 週間で 700 枚程度のシートも比較的容易なことから、複数枚の使用が現実的になります。

が作製できます。細胞の培

私たちの研究でも、現在進めている同種細胞移植では患部の養はクリーンルームを備え大きさの制限は外れています。

た細胞調整センター（CPC）

大量生産はもちろんコストの削減にもつながります。軟骨のと呼ばれる専用の施設で厳細胞シート治療は、まずはすでに研究が終了している自己細重な管理のもと行われ、安胞移植の方から進められていくことになりますが、当面は先進全性のチェックも効率的に医療 1）として行われることとなります。このため、保険適用がなります。

おりるまでは治療に多額のコストがかかるのは避けられません。

大量のシートが使用できれば、治療での使用機会が格段に広がります。私たちのコストを抑えられる同種細胞の使用は、より多くの患者さんに同種細胞を用いて作製した細胞シート© 東海大学

自己細胞を使用した研究で
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なお、現在はその先進医療の申請準備を行っているところで、順調に行けば自己細胞シート移植は２年以内をめどに実施では、軟骨欠損が 4.2cm 未満の患者さんしか登録できません

きるようになるでしょう。同種細胞シート移植もその後に続くでした。これは細胞シート自体の大きさがこの 4.2cm2 である形となります。

1）先端的な技術を用いた治療を厚労省の認可に基づいていち早く受けられる制度

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治療を受けていただくためにも必要なことだと考えています。

健康な生活のための再生医療
私たちの研究では、手術が必要なレベルに軟骨損傷が進んだ

言うまでもなく人工関節を含めた他の治療の進歩も著しいで患者さんが対象です。しかし、私の考えとしては、もっと早期にすから、再生医療がオプションのひとつとなることで治療選択細胞シートの治療ができればと思っています。確かにその場合肢は大きく広がります。

治療のエンドポイントを決めにくいという部分はあります。しか日本人は平均寿命は長いものの、健康寿命 2）とのギャップがし、今すぐ人工関節置換術などをする必要はない患者さんでも、大きいと言われており、健康な状態をより長く維持することが軟骨の損傷が軽微なうちに再生医療を行うことで、予後や生課題となっています。QOL の高い健康な生活を送るためには、活の質（QOL）は大きく向上します。また、この細胞シートの日常生活のあらゆる動作に関わってくる関節の機能保全、機治療では、液性成分の影響から、効果に個人差があります。効能回復が大きな意味を持ちます。私たちの研究によって膝軟果のある人（レスポンダー）の特徴を明らかにするのも今後の骨損傷に苦しむ患者さんを一人でも多く救えることを願ってい研究の対象ですが、少なくとも早期に細胞シートの治療を行ます。

えば、仮に効果がみられなくても次の手を打つことができます。

さとう まさと佐藤 正人 先生
防衛医科大学校医学科卒。防衛医科大学校医学研究科修了。自衛隊横須賀病院整形外科長、防衛医科大学校医用電子工学（現・医用工学）講師を経て、現在は東海大学医学部外科学系整形外科学教授。主な所属学会は日本整形外科学会、日本脊椎脊髄病学会、日本リウマチ学会、日本再生医療学会など。専門分野は脊椎脊髄外科学および関節軟骨再生医療。

インタビューを終えて一般的に再生医療というと皮膚や内臓などの柔らかい組織が連想されるかと思いますが、軟骨という比較的そのイメージから遠い領域で、実現化一歩手前のところまで研究が進んでいることに驚きました。穏やかながらも確信に満ちた佐藤先生の話しぶりからも、いよいよ再生医療の実現が手に届きつつあるのだと感じました。

本記事のイラスト、写真、文章の無断転載を禁じます。

2）日常的な介護を必要とせず、自立した生活が送れる生存期間

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iPS 細胞最前線
̶ CiRA が取り組む新しい医療 ̶
山中伸弥教授が最初に人工多能性幹細胞（iPS 細胞）をマウスの線維芽細胞から樹立したのが 2006 年。それから加速度的に研究は進み iPS 細胞は再生医療の代名詞とも言える存在となりましたが、その最先端を担っているのが、山中教授が所長を務める京都大学 iPS 細胞研究所（CiRA）です。本稿では CiRA への取材により、iPS 細胞研究の最新の取組みを紹介します。

iPS 細胞がもたらす個別化医療
iPS 細胞は体内の様々な組織の細胞に分化させることができ「さらに、この細胞を使って、薬の候補物質を試すこともできまる。受精卵を使用せずに作製できることから、移植などを通じす。安全性の確認もされていない物質を人体に投与して効果て組織や臓器の機能を再生するための技術として再生医療研を比べる、というようなことはできませんが、iPS 細胞から作っ究を大きく進歩させてきた。

た細胞ならば、試しに薬剤候補物質を作用させて安全性や有効

最近では臨床応用研究部門の高橋淳教授によるパーキンソン病の研究に注目が集まる。パーキンソン病では、脳内のドーパミン濃度が低下し、病態に深く関わっていることが知られている。そこで iPS 細胞からドーパミンの産生をする神経前駆細胞を作製し、神経機能を回復させるための動物実験やヒトiPS 細胞を用いた研究が進められてきた。現在は臨床研究の実施に向けて審査に臨む段階にあり、国内 2 例目 1）の iPS 細胞を用い性を確認することが可能です」と和田濱氏は続ける。ある患者にどの薬剤がいちばん効くのか。これは近年提唱されている個別化医療へのひとつの回答になる。従来の個別化医療は、抗体や遺伝子などの特性の違いに基づいて治療を決定していた。
しかし、これからは自分の細胞から作った組織で直接効果を確認できるようになる可能性もあり、個別化医療に新たなステージの到来をもたらすだろう。

た臨床研究として期待がかかる。

培養
初期化因子増殖

導入

一方で、この iPS 細胞には移植のための組織を作る以外にも別の「使いみち」があるという。
「iPS 細胞を使って、疾患を再iPS 細胞採取

分化現することができます」と国際広報室のサイエンスコミュニ
i P S 細胞とその可能性

ケーター、和田濱裕之氏は語る。特定の疾患を持つ患者から得た細胞を用いて iPS 細胞を作製し分化させることで、病変のetc.

ある細胞を「再現する」ことができる。この病態モデルを使用することで、疾患の病態や治療法の研究は大きく進展するだろう。特に医薬品の開発のなかでも、薬の候補となる化合物を探す創薬領域での貢献に期待が持たれている。
細胞移植などの再生医療

病態の再現、創薬、治療法の開発など
イラスト提供：京都大学 iPS 細胞研究所

iPS 細胞をストックする
iPS 細胞を臨床で使用するには、いかに医療資源として有効にCiRA・細胞調製施設（FiT）使えるかも問題だ。患者の細胞からiPS 細胞を作製し、実際に医療に使える状態にするには月単位の時間を要するため、進行が早い疾患などで使うのは難しいのではないだろうか。その問
いに和田濱氏はこう答える。
「CiRA は再生医療用 iPS ストックというプロジェクトを手がけています。健康なボランティアの方から細胞を提供していただき、そこから作製し品質の保証されたiPS 細胞を凍結保存しておいて、必要なときにすぐ使えるようにする、というのが目的です」。他人の iPS 細胞を使うことは抵抗1）1 例目は理化学研究所による「滲出型加齢黄斑変性の臨床研究」。

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iPS 細胞作製・評価

再生医療用 iPS 細胞ストック
写真提供：京都大学 iPS 細胞研究所

感を生むかもしれないが、いわゆる拒絶反応の問題もクリアでこのプロジェクトは 2013 年にスタートし、京都大学医学部附きると言う。
「細胞の提供には条件があり、その人の HLA2）が属病院や日本赤十字社等と協力して進めている。また、早くもホモ接合型というタイプである必要があります。HLAホモ接合

その翌年からCiRA 内の細胞調製施設（FiT）で iPS 細胞の作3）型を持つ人は、同じHLA ハプロタイプ を持つ人との間で拒絶製が進められている。現在は関西圏の活動が中心だが、今後反応が起きにくいと考えられます。この特性を利用して、様々他の研究機関との連携も視野に入っている。

な HLAホモ接合型の細胞を収集しておき、なるべく多くの日本人をカバーできるようなストックの構築を目指しています」。

製薬メーカーとの強力なタッグ
CiRA では様々な企業からの支援を受けながら研究に取り組細胞研究の根幹をなす基礎研究の質とスピードを確保するうえんでいる。その中でも、この 4 月に武田薬品工業株式会社と共で非常に重要なものとなるだろう。創薬研究の部分では、「この同研究契約を締結したニュースは大きな注目を浴びた。10 年

プロジェクトにより武田薬品の持つ化合物のライブラリーにア間で総額 200 億円の費用と総勢 100 名の研究者が動く大型クセスすることが可能となります。この貴重な資源に研究を通プロジェクトで、「武田薬品との共同研究（T-CiRA）では医薬じて新たな光を当てることも重要な目的です」とのこと。両者品開発だけをするわけではありません。iPS 細胞技術を軸にしのコラボレーションは、再生医療にとどまらず、iPS 細胞技術がて、創薬・細胞治療、薬剤安全性研究を含めた様々な研究プロ幅広い医療分野でイノベーションを起こしていくための起爆剤グラムを進めます」と和田濱氏。近年は臨床（応用）研究と比となることを予感させる。

べ基礎研究は研究費が限られており、武田薬品との提携は iPS

iPS 再生医療の今後臨床応用に向けて着々と動いているiPS 細胞研究。だが、和田

確かにiPS 細胞は夢の万能薬ではない。しかし、iPS 細胞ストッ濱氏はその動きに警鐘を鳴らすことも忘れない。
「iPS 細胞研

クの試みは、iPS 細胞技術を臨床の現場で使用することに向け究は山中所長のノーベル賞受賞を始めとして日本に追い風がての着実な備えと言える。また一方で、単なる再生医療のため吹いており、再生医療の分野で日本が最先端を進んでいることのツールから、疾患モデルの確立、新薬スクリーニング、薬物は確かです。メディアの報道も多くあって認知度も高いのです

安全性評価など、医学研究の強力なドライバーとしての姿もが、期待感だけがひとり歩きしないように活動するのも私たち見えつつある。iPS 細胞は、むしろいい意味で私たちの期待をの役目です。正確な情報提供が何より重要だと考えています」。

裏切るかもしれない。
（取材協力：京都大学 iPS 細胞研究所 国際広報室

iPS 細胞研究基金のお願い和田濱 裕之 氏）

iPS 細胞研究への支援として、法人はもちろん個人単位でも基金への寄付を行うことが可能です。
詳細は右記ウェブサイトからご覧ください。http://www.cira.kyoto-u.ac.jp/j/about/fund.html

2）Human Leukocyte Antigen（ヒト白血球抗原）。白血球だけでなく体内の細胞に遍在し、免疫反応に深く関与している。
3）HLA が持つ抗原それぞれのタイプ（対立遺伝子）の組み合わせ。

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科学誌
日本人著者研究紹介
科学誌に論文が掲載された日本人著者に、論文の内容、普段の研究内容についてわかりやすく解説していただきました。

オキシトシンと視線を介したポジティブ・ループによるヒトと犬の絆形成とその共進化
Oxytocin-gaze positive loop and the coevolution of human-dog bonds
Miho Nagasawa, Shouhei Mitsui, Shiori En, Nobuyo Ohtani, Mitsuaki Ohta, Yasuo Sakuma, Tatsushi Onaka, Kazutaka Mogi, Takefumi Kikusui
Science 17 April 2015: Vol. 348, no. 6232

今回の論文についての解説をお願いします。
本研究では、ヒトと犬との間に、ヒトの母子間に認められるような、オキシトシンと視線を主としたアタッチメント行動とのポジティブ・ループによって促進される生物学的絆が形成されることが見出されました。またこのポジティブ・ループは進化の過程で犬が特異的に獲得したものである可能性もわかりました。

麻布大学 獣医学部 動物応用科学科 伴侶動物学研究室
執筆

共著者

菊水 健史 先生

永澤 美保 先生

研究内容や研究現場について教えてください。

生まれ育った環境が動物に興味を持つきっかけに犬に魅せられ研究を開始

小さいときから田舎で育ち、鳥と魚と動物、そして森の中で時間の犬という生き物は本当に不思議なものです。私の犬との関わりあい大半を過ごしました。そこには当然のように壮大で荘厳な自然があの初めは、決して幸せやオキシトシンに満ちあふれているものではり、自分がその一部であるなどとわざわざ考えなくても体に染み付ありませんでした。小さい頃に犬に噛まれ、追い回され、大怪我をきました。小学生時代の夏休みの昼飯などは自分でとって焼いた負いました。それでも犬に魅せられ続けました。自分ではじめて魚と家から持ち出したにぎり飯、という生活は、都会を知らない少飼ったスタンダードプードルのコーディーとの出会いが、私の犬研年が動物や植物との知恵比べをする格好のチャンスを与えてくれ究の始まりです。彼の類まれなる天才的な理解力や洞察力は、私のました。その頃から動物の行動の不思議に取りつかれ、公としての知った犬の中でも群を抜いていました。コーディーに続いて飼育し研究人生も半ばを過ぎた感があります。小さいときはシートン動物たアニータは天真爛漫な愛情に満ちたメスでした。彼らの子犬を授記、ファーブル昆虫記を読みあさり、多分にもれずローレンツ、かることも叶い、犬の群れ、犬の生活を目の当たりにしながら、研ダーウィン、ダヴィンチの発想の大きさに感銘を受けました。気が究を開始しました。

つけば、動物行動学という生物研究の中の小さな一部になってい今回の結果は、麻布大学に異動した私と、当時大学院生だった永澤ました。

美保さんの思いがこもったものです。彼女は漠然としたヒトと犬の関係性を生物学に落としこむ作業をコツコツと重ね、7 年かけて形になりました。ヒトと犬が特別な関係を築くことは経験的に知っていましたが、犬と視線を交わし、体内でオキシトシンが溢れだすことがその背景にあることが明らかになったのです。またオオカミにはそのような絆がなく、ヒトと犬の特別な関係であることもわかりました。
どうしても明らかにしたいというチャレンジの心を持ち続けられるかどうか、が最終的には結果の差を生んだように思います。近年、研究評価から論文になりやすいテーマに飛びつきがちですが、それは果たして本当の科学の進捗なのか、というのは、時折立ち止コーディーの実験風景まって考える必要があると感じています。

■ サイエンス日本語版ホームページ
サイエンス日本語版ホームページがリニューアルされ、さらに使いやすいデザインとなりました。

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