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毛髪再生能を有する毛包原基のバイオファブリケーション 横浜国立大学 福田淳二研究室

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さて本日の投稿テーマは「毛髪再生能を有する毛包原基のバイオファブリケーション 横浜国立大学 福田淳二研究室」と題して、横浜国立大学(Yokohama National University) 理工学部 化学・生命系学科 教授 福田淳二(Junji Fukuda)先生率いる研究チームが、マウス毛包原基の大量培養法の開発と、移植による毛の再生に成功したという話題です。


バイオファブリケーション(bio-fabrication.)・・・世界中の薄毛・若ハゲ諸兄の頭皮の未来は、組織工学が、そのカギを握っているのです。


2018年02月01日 日本の横浜国立大学 福田淳二研究室の研究成果が、マスメディアから画期的な科学ニュースとして全世界に一斉に報じられ世界中で脱毛症で苦しむ薄毛・若ハゲ諸兄たちを狂気乱舞させたのです。

『参考資料』
横浜国立大学 福田淳二研究室 (Fukuda Lab, Faculty of Engineering Yokohama National University )公式webサイト
http://www.fukulab.ynu.ac.jp/index.html (日本語版)
http://www.fukulab.ynu.ac.jp/index_main-en.html (英語版)
横浜国立大学 福田淳二研究室 (Fukuda Lab, Faculty of Engineering Yokohama National University) 公式webサイト 2018年02月(英

それは、横浜国立大学(Yokohama National University) 理工学部 化学・生命系学科 教授 福田淳二(Junji Fukuda)先生率いる研究チームが、マウス毛包原基の大量培養法の開発と、移植による毛の再生に成功したという衝撃的な内容だったのです。

『参考資料』
2018年02月01日 研究論文(HTMLファイル)
『Spontaneous hair follicle germ (HFG) formation in vitro, enabling the large-scale production of HFGs for regenerative medicine.』
https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/29156398
2018_02_000096.jpg

抽象

毛包形態形成は、毛包胚(HFG)上皮層と間葉層との間の相互作用によって誘発される。

ここでは、細胞の自己組織化を介してインビトロでHFGを大規模に調製する方法を開発しました。

我々は、マウス表皮およびマウス/ヒト間葉系細胞を懸濁液に混合し、それらをカスタムデザインのアレイプレートのマイクロウェルに播種した。

3日間の培養期間にわたって、細胞は最初、ランダムに分布した単一細胞凝集体を形成し、次いで空間的に互いに分離し、典型的なHFG形態学的特徴を示した。

これらの自己分類された毛包細菌(ssHFG)は、ヌードマウスの背中への皮内移植時に効率的な毛包およびシャフト生成が可能であることが示された。

この知見は、酸素透過性シリコーンからなるマイクロウェルアレイチップにおいて、約5000個のssHFGの大規模調製を容易にした。

我々は、シリコンチップの底部を通る酸素供給の完全性が、ssHFG形成およびその後の毛幹生成の両方を可能にするために不可欠であることを実証した。

最後に、チップ上の空間的に整列したssHFGをヒドロゲル中に封入し、同時にそれらの介在する空間を保存するためにヌードマウスの背部皮膚に移植し、空間的に整列した毛包生成をもたらした。

この単純なssHFG調製法は、現在の髪再生技術を改善する有望な戦略である。


        横浜国立大学 福田淳二研究室 研究テーマ『Hair Regeneration』2018年02月01日 イメージ画像 

研究論文は、特任助教(Assistant Professor)である景山達斗(Tatsuto Kageyama)先生を筆頭著者としており、同時に公開されたマウスの背中に毛が発生している画像に世界中の薄毛・若ハゲ諸兄たちは、その頭皮に大きな衝撃を受けたのです。

それでは今回の画期的な研究成果を発表した横浜国立大学(Yokohama National University) 福田淳二研究室 (Fukuda Lab,)についてです。


          横浜国立大学 福田淳二研究室 ・ロゴ・マーク 


研究室について(About Lab.)

我々の研究室では、微細加工技術、表面化学修飾、細胞組織培養技術などを利用して、再生医療やティッシュ・エンジニアリング、医療診断などに利用できるデバイスの研究を行っています。

特に、電気化学的な反応を利用 した血管網を有する三次元組織の作製、iPS細胞を用いた肝組織の作製、毛髪再生、オンチップ細胞培養およびその機能評価、バイオ燃料電池の研究などを行っています。


教授である福田淳二(Junji Fukuda)先生を頂点に組織工学という分野から毛包原基の大量作製に挑む、若き科学者集団・・・それが福田淳二研究室 (Fukuda Lab,)なのです。

そしてFukuda Labの研究テーマが『Biofabrication of hair follicle using microfabricated PDMS spheroids chips』なのです。

『参考資料』
研究テーマ『毛髪再生能を有する毛包原基のバイオファブリケーション』(HTMLファイル)
http://www.fukulab.ynu.ac.jp/Research/research_ha01.html (日本語版)
http://www.fukulab.ynu.ac.jp/Research/research_ha01-en.html (英語版)
横浜国立大学 福田淳二研究室 研究テーマ『毛髪再生能を有する毛包原基のバイオファブリケーション』(英語版) 

研究目的

毛髪は生命の維持に直結するわけではないものの、個人の印象を大きく左右するため、老若男女問わず、その治療へのニーズは大きい。

近年、毛髪疾患の最先端の治療として、生体外で毛髪を作り出す種となる毛包を再生し、それを移植する毛髪再生医療が注目されている。

一般的に毛包は、胎児期において外胚葉由来の上皮系細胞と、中胚葉由来の間葉系細胞との相互作用により発生することが知られている。

この発生過程を再現することにより、毛包器官の原基を作製し、これを移植することで毛包再生を目指した研究が盛んに進められている。

しかし、数万本の毛髪を再生することを考えると、均一な毛包の原基を大量に作製する技術の確立が不可欠である。

本研究では、微細加工技術を用いて作製した独自のスフェロイド培養器を用いて、毛包器官の原基を均一かつ大量に作製し、これを移植することで、生体と同等の毛髪を再生させる技術の開発に取り組んだ。


研究内容

マウス胎児より背部皮膚を採取し、上皮組織と間葉組織に分離したのち、上皮系細胞と間葉系細胞を単離した。

細胞非接着処理を施したPDMS製のスフェロイド培養器に上皮系細胞と間葉系細胞を1:1の割合で混合し、播種した。

スフェロイド培養チップに播種した2種類の細胞は、3日間の培養中に、各well内で同種細胞どうしが凝集し、それらが融合した毛包の原基を構築した。

この毛包原基中のほとんどの間葉系細胞はアルカリホスファターゼを発現しており、構築した組織体は、毛包誘導能を有することが示された。

さらに、この原基をヌードマウス皮下に移植したところ、移植後18日で再生毛包原基がホスト皮膚内に生着して毛成長し、毛周期(毛髪成長、毛髪退行)を繰り返すことが観察された。

移植18日目の皮膚を採取し、凍結切片を作製後、毛包再生に寄与する2種類の幹細胞(毛包上皮幹細胞及び毛乳頭細胞)特異的タンパク質に対する免疫染色を行ったところ、正常な毛包と同様に2種類の幹細胞の存在が観察され、組織学的に正常な毛包を形成していることが示された。

以上の結果より、スフェロイド容器で大量に作製した毛包の原基は均一かつ安定に毛髪を再生させる能力を有することが示された。



そして今回の研究成果『Spontaneous hair follicle germ (HFG) formation in vitro, enabling the large-scale production of HFGs for regenerative medicine.』についてです。

日本語タイトル『前臨床における自発的毛包胚(HFG)の形成および再生医療用HFGの大量作製の可能性』は胎児期に発生する毛包原基に焦点を当てています。

毛包原基(Hair TsutsumiHara based on)は植物に例えるなら種や芽のような存在なのです。

つまり毛髪を生産する工場である毛包(Hair follicles)の最も初期段階の存在なのです。

もし、この毛包原基の大量作製が可能であれば世界中で脱毛症で苦しんでいる薄毛・若ハゲ諸兄の頭皮下で毛包の新生も夢ではないのです。

毛包新生(Hair follicle newborn)・・・なんと甘美な言葉でしょう。

それは以前の自分の姿を取り戻す事なのです。

今回は毛包原基の大量作製に成功し、さらにヌードマウスの背中に移植した後に毛の発生を確認したのです。

ssHFG(毛包細菌)調製法と呼ばれる新たなテクノロジーは、近い将来、脱毛症治療の状況を根底から変えていく可能性を秘めているのです。


世界的にも注目されている横浜国立大学 福田淳二研究室 ですが、2015年に、以下の名称で毛髪再生に関わる特許を出願しています

本技術に関する知的財産権

• 発明の名称 :再生毛包原基の集合体の製造方法、毛包組織含有シート及び毛包組織含有シートの製造方法

• 出願番号 :特願2015-214547

• 出願人 :横浜国立大学

• 発明者 :福田 淳二、景山 達斗、吉村 知紗、大西 希咲


『参考資料』
横浜国立大学 福田淳二研究室 特許出願プレゼンテーション資料(PDFファイル)
『微細加工を用いた毛髪再生医療のための細胞培養皿』
https://shingi.jst.go.jp/var/rev1/0000/1169/2016_ynu_5.pdf
横浜国立大学 福田淳二研究室 特許出願プレゼンテーション資料『微細加工を用いた毛髪再生医療のための細胞培養皿』(PDF画像)

毛髪の再生医療をエンジニアリングしよう!/横浜国立大学 福田 淳二(Junji Fukuda)先生【夢ナビTALK】(3分17秒)


この若き科学者たちに私たちの頭皮の未来を託すしかありません。

毛包新生(Hair follicle newborn)・・・それこそまさに近未来型の毛髪再生医療(Futuristic hair regenerative medicine)なのです。






さぁ私を信じてついて来なさい!






【追記】

今回の研究成果は世界的に活躍しているブロガーや脱毛症フォーラムでも注目していたようです。

2018年02月01日には、"HLC2020"(The End of Hair Loss and Balding by 2020 : ザ・エンド・オブ・ヘアロス・ボーディング・バイ・2020) が、そして02月05日には、"Follicle Thought"(フォリクル・ソート : 毛包の思想)が、News Feed で、それぞれカバーしています。

 
   The End of Hair Loss and Balding by 2020(ザ・エンド・オブ・ヘアロス・アンド・ボーデイング・バイ・2020)・ロゴ・マーク  


『参考資料』
2018年02月01日
『LARGE-SCALE PRODUCTION OF HAIR FOLLICLE GERMS FOR REGENERATIVE MEDICINE』
https://www.hairlosscure2020.com/large-scale-production-of-hair-follicle-germs-for-regenerative-medicine/


        Follicle Thought(フォリクル・ソート)・ロゴ・マーク 

2018年02月05日
News Feed『Yokohama University Hair Follicle Cloning (2/5/18)』
http://www.folliclethought.com/updates/

同研究成果の発表の日付については一部で錯綜しているようですが、がんの診断と治療、移植可能なデバイス、薬物送達システム、遺伝子ベクター、バイオナノテクノロジー、組織工学などの分野を網羅した国際的な科学雑誌であるバイオマテリアル(Biomaterials)のオンライン版に2017年11月06日に最初に発表され、2018年02月01日発行の同誌第154巻(Volume 154)のオリジナルリサーチ(Original Research)で一般公開されています。

『参考資料』
2018年02月(February 2018)
バイオマテリアル(Biomaterials)第154巻(Volume 154)
https://www.sciencedirect.com/journal/biomaterials/vol/154



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『参考資料』
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