ヒト皮膚三次元モデル作製の留意点と展望Key notes and prospects for the methodology
of preparing on three-dimensional models of human skin

森 山 博由近畿大学 薬学総合研究所 先端バイオ医薬研究室 准教授（PI）

森 山 麻里子

近畿大学 薬学総合研究所 アンチエイジングセンター 客員准教授

Hiroyuki MORIYAMAMariko MORIYAMA

評価モデル

Pharmaceutical Research and Technology Institute,
Laboratory of Advanced Biomedicinal Products, KINDAI UNIVERSITY (Associate Professor (Principal Investigator))Pharmaceutical Research and Technology Institute,
Anti-aging center, KINDAI UNIVERSITY (Visiting Associate Professor)

皮膚構成細胞

はじめに

間葉系幹細胞01

皮膚組織

ヒト三次元構成皮膚組織

野（ヘルスケア産業製品化）、ナノ粒子等の先端分析評価のための材料工学としての人工皮膚、次世代型アンドロイドなどの人工
皮膚、生体センサーとしてのセンシング皮膚の開発（先端工学科

本稿では、ヒト皮膚の構造とヒト皮膚科学研究の現状を概説し、学応用化）など、皮膚の恒常性を解明する科学的成果が多分にそれらの知見からヒト皮膚三次元モデルを構築する際に重要な寄与している派生分野をあげれば枚挙に暇がない。さらに近年

3要素を提案する。筆者がどのようにしてそれら3要素を選択しヒ

では、内閣府より提唱されている我が国が目指す未来社会像たト皮膚評価モデルを構築したか、科学的知見の礎となった論文

るSociety 5.0という社会モデル（https://www8.cao.go.jp/

を踏まえ解説する。また現在研究中である新規ヒト皮膚三次元

cstp/society5_0/）が唱道されている。それはサイバー空間

モデルの内容を紹介しつつ、
ヒト皮膚科学の基礎・応用研究の展（仮想空間）とフィジカル空間（現実空間）
を高度に融合させたシ

望について述べる。

ステムにより、経済発展と社会的課題の解決を両立する、人間中
心の理想空間社会である。このSociety 5.0の未来社会では、時間や空間の隔たりを埋めるために、高精度かつ評価・診断に必須

02

なバイオモデルも重要なキーツールとして位置づけられている。

皮膚は基底層から角質層へと常にターンオーバーを繰り返す

背景・期待に積極的に貢献すべきヒト皮膚科学研究の実状とい

表皮組織層と、それを支持している真皮層からなる最大の臓器

えば、細胞レベルや遺伝子組換えマウス動物モデルに依る研究である。さらに、皮膚に隣接した下部組織である脂肪組織およびが主体であり、
ヒト皮膚組織を用いる多様な研究との連携もしく

感覚器、機能的細胞種とも連携している。さらに、
ヒト皮膚は多は移行へと転じたいものの、進捗に乏しい状態が続いている。背様な細胞・器官と連携することで、
ヒト外表として物理的・生理学

景には、動物実験倫理等に準じる側面からも動物を用いた生体的機能を保っている。例えば、細菌やウイルスなどの侵入を防ぐ

実験が規制され続けていることも大きい。これは肝要な生命科

ランゲルハンス細胞などの免疫系の細胞、または有害な紫外線

学研究倫理であり無論に否定の余地はないが、皮膚科学研究の

ヒト皮膚の構造と科学研究の現状

つまり、ここでも先鋭的な人工的ヒト皮膚およびそれを用いた評価モデルの存在が重要視されている。
しかしながら、このようなへの防御能を有するメラノサイトなど、
これら機能的細胞との連推進には実質的な足かせとなっている側面もみせる。だがなによ

携は生体防御のフロントラインとして日々、皮膚の恒常性維持にり、適切な研究素材（使えるヒト人工皮膚）の開発状態が律速と貢献している（図1）。ゆえに、皮膚の生理学的な機能や体内側かなっていること、
これが問題の中心に位置し続けていることに目らの水分蒸散を防ぐなどといった物理学的な機能などの安定的を背けてはいけない。この潮流は、とりわけ産学の研究開発環境な維持・いわゆる恒常性の理解は、生命医科学分野において重の閉塞を醸し出す傾向まで生じている現状からも、決して看過で要な課題のひとつとなっている。実際、多くの病原体に対抗するきない。つまりは「機能的な研究開発基材としてのヒト皮膚三次皮膚感染防御能に関する創薬・臨床開発分野（生命医科学的実元評価モデルの不在」
こそが、
上述の諸問題の解決を阻む大きな用化）や、健常な皮膚から心身のQOL（Quality of Life;生活お壁なのである。そこでこの障壁を打破する一助たるべく、
ヒト皮膚よび人生の質）を高めるためのサプリメントや香粧品の開発分

三次元評価モデル作製の在り方や作製における留意点を整理し、

2

THE CHEMICAL TIMES
科学的な観点をベースとした述懐的考察と提言を進めたい。

織層や真皮組織層の構成要素について、必要条件を満たす最低限の項目を精査・選別することが有効である。つまり、
ヒト皮膚モデルを構築するうえで重要な3要素をどのように構成し、目的にあった評価系に資する研究素材としてヒト皮膚評価モデルに落とし込むかが鍵となる。

細胞の種類・ソースの選択

04

購入可能な初代細胞、および株化された細胞ソースとして、
ヒト表皮細胞 [human primary epidermal keratinocytes

図1 簡素化したヒト皮膚の基本構造(HPEK)]やヒト線維芽細胞 [human dermal fibroblasts(HNDF)]、またはヒト間葉系幹細胞（一般なヒト脂肪由来幹細評価系に適切な
ヒト皮膚評価モデルの構成要素

03胞）[adipose-derived mesenchymal stromal/stem cells(hASCs)]などが存在する1, 2)。これは使用する細胞の選択性を拡げるうえでもたいへん有用である。我々の研究室では、ヒト皮膚に近い条件を必要とするデータ取得および評価が必須なため、

ヒト皮膚評価モデルを構築する際には、細胞の種類・ソース、細市販の初代細胞および、適切な倫理下において共同研究機関か胞の位置・配置、組織（層）
間の連絡という、少なくとも3点の要素ら供与いただいているヒト由来初代細胞の種々を目的に応じてが重要となる。これらの要素の選択を執り決める際には、必要十選択または複合して用いている。実際、これらの細胞種の特性に分にして最低限なことは何であるか、それらを意識しつつ、研究

ついては、その科学的な理解を深める興味深い知見が得られて従事者や評価者が求める内容を正確に反映するような要素を峻いる。

別する必要がある。そのための一助として、
ヒト皮膚組織を図1

筆者らはヒト真皮から正確に分取したHNDFとヒト皮下組織かのように皮膚層・皮下組織層までの層組織連絡体としてのエッセら正確に分取したhASCsを用い、これら細胞のおもだった細胞ンスを抽出し、必要最低限にシンプルな構造として捉えることが表面マーカーを調べたところ、そのプロファイルに際立った差異有用である。これには、
ヒト皮膚評価モデルを構成する、表皮組

3)。また、両者の間葉系幹は生じていないことが分かった（図2a）

図2 ヒト線維芽細胞(HNDF)とヒト脂肪由来幹細胞(hASCs)の性状細胞表面マーカーの比較(a) フローサイトメトリー法による細胞表面マーカーの比較 (b) HNDFとhASCsの分化能特性の評価 adipocytes: 脂肪細胞, osteocytes：骨細胞。Oil-Red O染色：脂肪細胞の含有する油滴の染色（＝分化した脂肪細胞）。Alizarin Red 染色：骨分化細胞に沈着したカルシウムの染色（=骨細胞）。写真は分化像を示している。グラフは全ての細胞から抽出した染色物の吸光度を示し(ただし、dif = 分化誘導処理あり、undif = 分化誘導処理なしの状態を表す）、複数回の独立した実験から得られた統計学的データであることを示す。** P <0.01。スケールバー：200 µm。

3

特集

細胞アッセイ細胞への分化能については、分化能を携えた細胞集団の様相に（層）間の連絡を考慮することは必須の要件である。これらの著しい差異が生じるものの、両者には少なくとも分化能を示す

利用を熟考するうえで、HNDFまたはhASCsにおける上皮層へ集団の存在が確認された（図2b）。これらの結果は、従来のマーの影響を探索する必要がある。そこで、HNDFまたはhASCsを

カー分類法のみによるHNDFとhASCsの分別は難しいことに加評価対象細胞とした種々の共培養系を試行し、これら細胞の位

3)

え、興味深いことに、一般的にHNDFは分化能を有さないと考え

置・配置が表皮の発達に及ぼす影響を評価する系を構築した（図られているが、実際にはHNDFにも多分化能を示す細胞が一定

3）。このとき、評価対象細胞の特性を評価する共培養系はおも数含まれていることを示す。つまり、真皮層のHNDFには、真皮層に2つの系に分かれる。ひとつはオプションリング
（関東化学株と密に隣接する脂肪組織にあるhASCsに極めて類似した性状を式会社製）
をキーツールとした両面培養系 (Double sided co-

もつ集団が存在しえることを想起させる。これらの結果は、未同

culture) であり、もうひとつは培養インサートをツールとした共定の真皮線維幹細胞の存在や、未同定のヒト脂肪由来幹細胞の培養系 (Separate culture) である。前者のオプションリングを亜集団が線維芽細胞様細胞へ遷移する可能性なども示唆してお活用した両面培養系では、インサート外の底面に評価対象細胞

り、皮膚組織（皮膚・皮下組織）の新規細胞や機能の発見につながを、
インサート内の底面にヒト表皮細胞(HPEK)を播種し、膜を境ることが期待される。これらの考察を背景に、筆者らは、現状までに細胞（層）間を可能な限り密接させた共培養系である点がポイに理解できうる皮膚・皮下組織を構成する細胞の性状を精査し、

ントである
（図3a）
。後者の共培養系では、培養プレート底面に評

ヒト皮膚三次元モデル作製の主要細胞ソースとしてHNDFおよ

価対象細胞を、セルカルチャーインサート内にHPEKを播種した

びhASCsに注視し、それらの皮膚組織層における局在や性状が共培養系であり、それぞれの層間の距離を保った培養系である

皮膚バリアのフロントラインである表皮層にどのような影響を及

点がポイントである（図3b,c）。本評価系は、これらの空間的に解

ぼすかについて検証した。

釈を分けられる基礎的な2つの評価系に加え、両面培養時におけるセルカルチャーインサート底面の基材（以下、セパレータ基材）

細胞の位置・配置と組織
（層）
間の連絡

05

として、
コラーゲンのみで膜が形成された関東化学株式会社製4)（以下、コラーゲンビトリゲル®膜）と、のad-MED ビトリゲル®2

ポリカーボネート(PC)膜の2種類のセパレータ基材を用いること、共培養時はポリエチレンテレフタレート(PET)膜を加えた3種

ヒト皮膚三次元モデル作製においては、これを形作る細胞の類のセパレータ基材を用いることにより、細胞（層）の足場や接着位置や配置、
またそれらを考慮して構成される組織と、他の組織性などの性状をも考慮できるパラメータを加えた多角的な培養

図3 共培養系の概略図（a）
両面培養系 (Double sided co-culture) では、
オプションリング（関東化学株式会社製）
を使用してヒト線維芽細胞の裏面に播種し、ヒト表皮細胞 (HPEK)をインサー(HNDF)またはヒト脂肪由来幹細胞 (hASCs)をad-MED ビトリゲル®2（関東化学株式会社製）
トの内側に播種した。
（b、c）
共培養系 (Separate culture)では、hASCまたはHNDFのいずれかを12ウェル培養プレートに播種した。
（b）
接着性
アッセイでは、hASC/HNDFを播種してから24時間後にHEPKを培養インサートに播種した。
（c）
ヒト人工表皮の再構成、増殖アッセイでは、HPEKを培養インサートに播種し、24時間インキュベートした。次に、インサートをhASC/HNDFが播種された12ウェル培養プレートに配置した。

4

THE CHEMICAL TIMES
実験系となっている。以上の特色を有した共培養系(両面培養とその結果、コントロール群となる、HPEKのみを各種セルカル共培養)およびセパレータ基材の違い(コラーゲンビトリゲル®膜

チャーインサートへ播種しそこから作製された再構成表皮につとPET膜、PC膜)を組み合わせた培養系において、HNDFおよび

いて、HE(Hematoxylin Eosin)染色にて表皮組織の構成を比hASCs の有する皮膚組織層における局在や性状の評価を行っ較解析したところ、各種のセパレータ基材（コラーゲンビトリゲた。このとき、それらの作用を評価する対象細胞としてHPEKをの違いに顕著な差はなく、全て健常
ル ®膜、PET膜およびPC膜）

選択した。当然ながら、表皮構成細胞であるHPEKは、皮膚の中な再構成表皮の組織層の構造が観察された（図4：ControlのHEで最もターンオーバーに富み、分化成熟を繰り返す皮膚の最外染色パネル群）。ただし、コラーゲンビトリゲル®膜を用いた再構

表組織体として恒常性のゲートキーパーを担っているため、ヒト

成表皮については、他のものと比べ、やや整然とした表皮組織

皮膚生体内で起こる様々な要因の影響を最もセンシティブに感層（図1）の構造が観察される傾向にあった（図4）。この点は、
ヒ

受する細胞集団である。そのため、本実験系の評価対象細胞としト皮膚三次元モデル作製における生体の摸倣膜の選択性の観てHPEKは最も至適かつ、その影響の度合いを測るセンシング細点に興味深い考察を与える。さらに、両面培養系（図4:Double-

胞として適切な素材なのである。実験系では、
コンディションをSided実験データの各カラム）
または共培養系（図4:Separate

整えて精確に維持したHPEKを、
セパレータ基材上に精確な密度

実験データの各カラム）
で示した、HNDFまたはhASCsとの共培を計算して播種し、そこに評価対象細胞とともに培養する環境に

養実験において、
コラーゲンビトリゲル®膜上で培養されたHPEK

暴露させ、各条件が均等となるよう精緻な培養実験を行った（図からなる再構成表皮にのみ、controlに比べ、より厚く豊潤に、さ

3）。その後、それぞれの実験系に暴露され得られた評価対象細らに表皮組織も整然と形成されていることが観察された（図4：胞であるHPEK（層）
は、さらに気相−液相培養法にてヒト人工表

各HE染色像のカラム）。そのうえ、
コラーゲンビトリゲル®膜を用皮の再構成物（以下、再構成表皮）に分化成熟させ、それを詳細いて両面培養を行った再構成表皮の基底層において、増殖マーに解析することも加え、HNDFおよびhASCsの有する皮膚組織

カーであるp63の免疫蛍光染色を実施したところ、コントロール層に与える影響について、生体皮膚組織の構築作用に近似したと比較してp63陽性細胞の数はHNDFまたはhASCsのいずれに系にて総合的に評価した。

おいても増加していた（図4: Double-Sided実験データのp63

図4：コラーゲンビトリゲル® (関東化学株式会社製ad-MED Vitrigel® 2:Vitrigel®)、
ポリエチレンテレフタレート (PET)、
およびポリカーボネート (PC)インサートを用いた共培養系で再構成されたヒト人工表皮の比較 インサート表面にヒト表皮細胞 (HPEK)を配置し、ヒト線維芽細胞 (HNDF)またはヒト脂肪由来幹細胞 (hASCs)をインサート裏面に配置した両面培養 (Double-sided)、もしくは培養プレート底面での共培養 (Separate)にて14日間培養した。HPEKのみ（共培養なし）から再構成されたヒト人工表皮を対照とした。これらヒト人工表皮について、ヘマトキシリンおよびエオシン（HE）
染色による組織評価、ならびにp63（緑色）に対する免疫染色による組織評価を行った。グラフは、複数回の独立した実験から得られた統計学的データ、および皮膚の表皮全体の厚さの平均±SD値をマイクロメートル単位で表す。** P <0.01、*P<0.05。スケールバー：50 µm。

5

特集

細胞アッセイ

免疫染色カラム）。これらのデータは、HNDFもしくはhASCsをいているため、さらなる改善と改良が求められる。その指針のひ播種したコラーゲンビトリゲル®膜との両面培養組織と融合した

とつに、
ヒト脂肪由来幹細胞(hASCs)の活用がある。先述のとお

HPEK、ならびにコラーゲンビトリゲル®膜に隣接したHPEKは、生り、一部のhASCs亜集団の性状はHNDFと類似しつつ、HNDF体の作用に近似した正の影響が与えられ得る可能性があること

中にも終末分化が可能な間葉系幹細胞が混入していることかを示している。つまりは、コラーゲンビトリゲル 膜とHPEKの隣ら、HNDFの中にもhASCsが存在しているものと考えられる（図

接の条件は、
コラーゲンビトリゲル®膜内の貫通孔の構造をも加2）。実際、真皮にもhASCsが局在しているとの報告もある6, 7)。こ味すると、近接する皮膚組織構成細胞（HNDFもしくはhASCs）
・

れらの事実は、真皮層ならびに皮下組織の相互作用を取り込む

その細胞群を包含する組織間の作用に重要な働きを担うこと、

うえで、有効な論拠のひとつと考えられる。さらに、hASCsはさ

®

ならびに、
これらの細胞のいずれからでも放出されている因子

まざまな増殖因子を分泌しており、皮膚のハリや弾力に必須であの作用を受け入れるにも有用であることを示している。これに対るコラーゲンを、自発的に産生する能力も有する8)。事実、図3、4

し、PET膜またはPC膜インサートを用いた共培養ではHPEKに際の実験結果からも、hASCsにはHNDFに劣らない、再構成表皮だった影響が観察されなかったため、共培養や両面培養の影響

豊潤化の作用が備わっていることが伺える。実際、この性質を応が十分には活かされていないことが示唆される結果となった。

用しTrottierらは、より分化誘導を行った脂肪細胞を真皮代替品

これらの知見は、
ヒト皮膚評価モデルを構築するうえで、ヒト皮として使用し、
ヒト皮膚三次元組織の作製にも成功している9)。さ膚組織を構成する細胞の性状およびその配置や状態、ならびにらに筆者らがこれまでに開発した、低酸素培養法により生体内環組織(層)間連絡の理解を深めるたいへん重要な知見である。今よ境に近似した状況において作製したhASCsを用いることで10)、回、共培養系を構築する際に用いたセルカルチャーインサート

り実質的な真皮層および皮下組織の構築も可能となる。この方は、細胞の接着性や浸潤性などを測る器材として活用出来るこ法は現在もアップデートを重ねており、現状ではよりコラーゲンとは広く知られている。その一方で各種のセルカルチャーイン

産生能を亢進するhASCsの亜集団も分取・維持もしくは作製がサートを用いた共培養・両面培養システムは、種々の細胞を評可能である。このようなhASCsの亜集団、HNDF、およびそれぞ価するのみならず細胞間での情報連絡を評価する系としても有れの細胞から産生されるコラーゲンをヒト皮膚三次元モデルの効に活用できるものと考える。とりわけ今回取り扱ったコラーゲ

原料とした「細胞の組織内での自己再構成を誘発する疑似真皮

ンビトリゲル 膜は、細胞が分泌する液性因子や細胞が産生する

層の作製」
は、
より実質的なヒト皮膚モデルの作成のためにたい

Extracellular matrix(ECM)に類する素材として考えられるた

へん有用な概念のひとつと考えられる。さらに、密性結合組織で®

め、これに隣接する細胞もしくは組織間の性質や性状を、おそら

ある真皮の環境のうち、
コラーゲンやエラスチンおよび基質等

くより生体にミミック（生体に近しい状態に組織科学的に近似均の結合性や配座も、できる限り生体に近しい状態で付設すること整化）するための至適な器材のひとつとして有効と考えられる。

が望ましい。この観点については、後述するプリンティング技法などを用いた物理的な配座方法の検討や、組織包埋前の化学的06

人工真皮層の作製事例

現在までのヒト皮膚評価モデルを俯瞰すると、生体内の真皮層を大雑把に摸倣したヒト皮膚三次元評価モデルは未成熟な状態であり、実用的なレベルでの表皮-真皮層の相互作用の探索や評価系構築のためにもより成熟したモデルの登場が待たれる状況

架橋処理による部分的なECM体を形成することが有効に思われる。

ヒト初代皮膚構成細胞の特性を最大限に利用したヒト皮膚三次元モデル開発の試み

07

筆者らもこれまでにヒト脂肪由来幹細胞(hASCs)を真皮代替にある。先例では、
これまでにコラーゲンゲルで包埋したヒト線

品、hASCsより分化誘導した脂肪細胞を皮下組織代替品とした維芽細胞(HNDF)を疑似真皮層とし、その表面で気相-液相培養

ヒト皮膚三次元モデルのプロトタイプを作製している。このヒト

したヒト表皮細胞(HPEK)を疑似表皮層として構築した形態のヒ

皮膚3次元モデルに向かうまでの過程で、再構築した表皮層の厚ト皮膚三次元組織が報告され、利用も始まっている 。確かに、本

みの制御や豊潤化などが誘導できるようになるなど、成果やノウ

5)法はシンプルな構造体としての疑似人工真皮層を有し、これまでハウも蓄積されてきている。基本的にhASCsは、多数の終末分より人工皮膚組織を長く維持できるなど画期的なものである。

化細胞（種）への分化能を有することに加え、様々な成長因子や本稿でも述べてきたように、
ヒト皮膚組織の構成要素をシンプル

サイトカイン、細胞外小胞（EVs: Extracellular Vesicles）
をもに分解・再構成して理解し、疑似真皮層を整然と作製することが分泌していることから、
ヒト皮膚三次元モデルにおいて血管や免評価系の組織構築ではとても重要な要因となる。その意味合い

疫細胞などの導入を誘引するなど、広義のtrophic効果
（組織修

において、
この疑似真皮層の作製は一定のブレークスルーを得復、健常化、保護作用）も期待できる。我々の研究室でも検証をたものと捉えられる。
しかしながら、
コラーゲンゲルで構成され重ねているところではあるが、hASCsのパラクライン効果によった環境内にHNDFをどのように配置すべきか、疑似真皮層内のてヒト皮膚3次元モデルプロトタイプを構成する細胞（層）
への

HNDFの自由度や疑似真皮層下部からの影響などの要因を欠血管誘導作用も一部観察されている。
しかしながらこれまでのプ

6

THE CHEMICAL TIMES
ロトタイプは、本稿で述べてきた「細胞の種類・ソース、細胞の位配座といった自己再構成を促せるように計算・配置された数理的

置・配置、組織（層）間の連絡」
を再現性良く満たす状態には届いなCADデザインモデルから創出された画期的なシステムとなっておらず、技術的にいくつかのハードルが存在していた。
とりわけ

ている
（未発表データ、特許出願準備中）。この新タイプのヒト皮「細胞の位置・配置の制御」
は際だった問題であった。この問題

膚三次元モデルは、表皮層、真皮層、皮下組織を携えたモデルでを解決するため、近年に活用の幅が広がっている3Dバイオプリ

あることから、
これまでのモデルよりヒト生体の皮膚に近似したンティング技術の活用を検討した。

組織体である点が長所である。また、
このヒト皮膚三次元モデル

開発段階であるため、作製工程の詳細説明は割愛させていただのキーとなる構成細胞に予め時間空間的な自由度を与えること

くが、筆者らがヒト皮膚三次元モデル開発の技術革新を図っていで、本来の細胞性状を拘束しない、いわゆるエンドジーナスな細るシステムの概略を示す（図5）。本稿で示してきたヒト初代皮膚胞の挙動を観察・評価することが可能な面でも非常に興味深い、細胞や、ヒト皮下組織に含まれるいわゆるhASCs、
および、
さらに

全く稀有な新世代のヒト皮膚三次元モデルといえよう。一方で、

hASCsより高解像度の幹細胞亜集団（ヒト脂肪由来間葉系間質

精度の高い再現性等、いくつかの課題も抱えている。現在、それ細胞の純種により近似した細胞集団）、ならびにそれらの産生すを解決する科学的なアイディアを試行錯誤し、徐々に開発の懸念る生体因子を主たる素材（種類や量もバイオプリンティング用イ

や構築時間軸等の律速も解消され始めてきている。この概念をンクの配合成分としてもたいへん有用）を選択している。

有した三次元モデルは二次元モデルでは図りし得ない有用性をもつことが期待できる。

さらに、前項で示したコラーゲンビトリゲル 膜ならびにオプショ®

例えば、皮膚のバリア機能や水分保持量などについて評価研

ンリング（いずれも関東化学株式会社製）
を技術として活用した究を行うためには、
ケラチノサイトなどを用いた二次元培養系で両面培養システム、ならびに生体由来ECMを適切に配合したバは、生体に近似したデータは得られにくい。二次元培養系から得

イオインク（含：模擬的な間充組織液としての用途）等の新規素材たデータの有用性を確認するためにも、より生体に近似したヒトの開発、かつこれらを統合してアッセンブルできる3Dバイオプ

皮膚三次元モデルは非常に有用である。さらに、美白機能成分のリンティング技術を統合して、「細胞の種類・ソース、細胞の位置・評価系として、
このヒト皮膚三次元モデルに機能性細胞体の一種

配置、組織
（層）
間の連絡」
の概念を反映したヒト皮膚三次元モデであるメラノサイトを表皮層へ組み込むことにより、実際の皮膚ルの作製・醸成段階に入っている。ここから作出されるヒト皮膚のようにメラニン色素を持ったヒト皮膚三次元モデルを作製でき

三次元モデルは、一部の細胞（群）
は分化誘導を行う必要がある

る可能性がある。実際、我々の研究室において、hASCsを神経堤が、ほとんどは細胞の分化の有する分化方向性や能動的移動・細胞へ分化させたのちメラノサイトへと比較的短時間にて分化

図5 ヒト初代皮膚構成細胞種を用いたヒト皮膚三次元モデルの開発スキーム

7

特集

細胞アッセイ

誘導を完了できる新しいメラノサイト作製プロトコルの開発にもあれば、本稿で示した内容物が一助となることを期待する。今後成功している（特許出願準備中）。この方法によりヒト皮膚の組織も歩み続ければ近い将来、実用化のステージへとあがり序論で学的種類別および個人単位でのメラノサイトの作製も可能とな述べたような多分野において、裾野広く有効活用されることを期る。このように、特異的なヒト皮膚三次元モデルを精確に活用す待している。

ることにより、動物実験の3Rs(Reduction:削減、Refinement:
苦痛軽減、Replacement:代替法利用)遵守の全てに通底する

参考文献

Replacementに与する、
まさに実験動物に頼らない、
ヒト皮膚科

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学における新領域vivo研究の推進が為し得られるものと感じる。
その先、または併行して可能な実用化研究の面からも、
このヒト
皮膚三次元モデルは、精度の高い解析に適する、より効果的な薬剤の創製やドラッグリポジショニング・スクリーニングは勿論のこと、機能性香粧品の開発や安全性・安定性評価にも革新を与えるものと思われる。

おわりに08

本項の冒頭において機能的な皮膚評価のみならず、皮膚科学
および皮膚科学関連分野の進展を阻害している、「機能的な研究
開発基材としてのヒト皮膚三次元モデルの不在」という問題が生じていることを記した。この問題を根本的に解決すべく、筆者らがどのようにして、ヒト皮膚モデルを構築しているかを示した。ヒ
ト皮膚評価モデルを構築する上で、皮膚構成細胞の種類やソースの理解と選択、選択した皮膚構成細胞の組織内における局在・
位置・配置、細胞間または組織（層）間の連絡という3要素を、どのように理解し目的にあった評価系に資する「ヒト皮膚三次元評価モデルの作製につなげるか」について論じてきた。そのためには、シンプルな評価系から理解し、そこから得た知見を高次元のモデルへと連結させていくことの重要性を示した。さらに従来の方法に捉われず、その時々において利用可能な既存技術や製品を、積極的に評価モデルへと取り込んでいくことの有効性も実証した。そのうえヒト皮膚評価モデルの機能性をあげるために、機能性細胞等をヒト皮膚三次元モデルへ組み込むといった、評価
目的にかなったヒト皮膚三次元評価モデルへアップデートする有用性も提案した。このような試みはすべて、皮膚科学・幹細胞生物学の基礎的な積み重ねから論理的に思考試作されうるものであり、その結果のフィードバックこそが「ヒト皮膚三次元評価モデ
ル作製の展望」となる。例えば、筆者らが探求をつづける「真のヒト脂肪組織由来間葉系幹細胞の同定とそのオントロジー
（存在
論）
」
や
「皮膚に存在する幹細胞の同定」など、未到の研究領域にアクセスする真摯な基礎研究から徐々に紡ぎ出される事実は、
常にヒト皮膚三次元評価モデル作製に応用されている。この未同定な細胞を明らかにし、皮膚・皮下組織の構築にフィードバッ
クすることは実に象徴的な例証に思える。日進月歩で進捗する皮膚科学や幹細胞に係る研究成果は枚挙に暇がない。これらをより統合的に理解すると同時に、それら独自の観点や切り口から「新次元のヒト皮膚評価モデルの創製」を期待する。
しかしながらその時間を切り取った時点で、目的に対し有効に機能するので

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10. 森山 博由 , 森山 麻里子 , 早川 堯夫 , 松山 晃文 , 脂肪組織由来体性幹細胞の製造方法 . 特許 第 6209377 号 , 優先日 20120711.