【研究成果】光により筋肉を再生 ～生科研 筋力低下の疾患に光～

　生命科学研究科の八尾寛教授らの研究グループが、光による筋細胞の再生に成功した。この技術は筋委縮性側索硬化症（ＡＬＳ）をはじめとした、筋力低下を伴う疾患に対する新たな治療法などへの応用が期待される。

　浅野豪文博士（現・東京医科歯科大助教）を中心とする八尾教授らのグループは、遺伝子組み換え技術を応用した先行研究で、チャネルロドプシン（＊）とよばれる、光応答性イオンチャネルを導入したマウス由来の筋芽細胞へ導入。これをもとにして、光照射を与えると収縮する能力を獲得した筋細胞を作り出すことに成功していた。

　筋細胞が収縮するためには電気や神経伝達物質などによる刺激をスイッチとして要する。通常生体内では神経系が刺激の伝達を担う。ここでチャネルロドプシンを導入した筋細胞の膜上においては、光が照射されるとまずチャネルが反応して開く。すると開いたチャネルを通じて陽イオンが細胞内へ流入する。結果として細胞膜電位の変化が生じ、これを刺激として筋細胞が収縮する。

　この技術を受けて浅野博士らは、「筋細胞の分化も光の照射によって促進できるのではないか」と考えた。筋細胞の前身である筋芽細胞が収縮能を持って成熟するためには、筋細胞の収縮と同様になんらかの刺激を必要とする。博士らはチャネルロドプシンを発言した未熟な筋細胞に、リズミックな光照射を与えた。その結果、筋細胞が分化し、さらに光に応答して収縮することも確かめられた。

　成熟した筋細胞に置いては、ミオシン、アクチンなどの収縮タンパク質や構造タンパク質が約３ミクロン（１ミクロンは１００万分の１メートル）間隔で規則的に反復配列している。この一つの単位はサルコメアと呼ばれる。分化の最適条件下では、１秒間隔での光照射をわずか２時間与えることにより、サルコメア構造ができあがる。

　チャネルロドプシンの医療への応用は非常に有望だ。一方でその土台となる基礎研究に残された課題も多い。八尾教授らは今後、筋細胞が収縮能を獲得するメカニズムについて研究を進めるという。「タンパク質の配列に細胞内のカルシウムイオンの振動が重要であることまでは解明されたので、どのような仕組みでサル※あ形成が起こるのか探りたい」と八尾教授は語った。

（＊）……緑藻の一種であるクラミドモナスで発現・機能する光応答性イオンチャネル