ヒトの体が作られるメカニズムを探求する
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ヒトの体 はどのように形成されるのでしょうか？その始まりはたった一つの受精卵。一つの細胞が分裂を繰り返し、様々な機能をもつ細胞に変化することで臓器が形成され、やがて個体が誕生します。「胚発生」と呼ばれるこの過程は、母体内で起こるため、その仕組みの多くは未だ謎に包まれています。胚が子宮に着床し、臓器が形成されるまでの間、子宮ではどのような現象が起こっているのか？
この「ブラックボックス」の一部を试験管内で再现する研究に取り组んでいるのが、农学生命科学研究科助教で、2022年には东京大学卓越研究员に选ばれた柳田绚加先生です。体のあらゆる细胞や组织に変化できる干细胞を使って、受精卵の着床から臓器が発生するまでのプロセスを体外で観察し検証することを目指しています。
「受精卵からどうやって自分が生まれてきたのか、ということにとても兴味があります。母体内では何が起きているのか、その仕组みを知りたいです」と柳田先生は话します。世界保健机関（奥贬翱）の2023年推计によると、世界の成人の约6人に1人が経験しているとされる不妊。受精卵をお腹に移植しても着床しなかったり、着床しても妊娠が継続しなかったりするのはなぜなのか？受精卵が子宫に接着し臓器発生するまでの过程を理解することができれば、不妊や流产の原因解明、また治疗法开発などにつなげることができるかもしれないと考えています。
世界で初めての现象を见る兴奋
高校时代に寄生虫に兴味を持ち、东大なら研究できるだろうと农学部の獣医学専攻に进学したという柳田先生。寄生虫のさまざまな形や、人から动物、动物から人に感染する人獣共通感染症などが面白いと感じ、それを研究できる研究室を希望しましたが、残念ながら配属を决めるあみだくじで外れてしまいます。その后、縁があり配属されたのが、动物繁殖学を研究する今川和彦先生の研究室でした。そこで牛の繁殖や胎盘ができる仕组みなどを学びながら、サバティカル（研究休暇）で1年间来ていた研究者の手伝いをすることになった経験が、その后「ヒトの诞生」に関する研究に取り组むきっかけとなりました。
「精子と卵子を使わずに、干细胞からマウス受精卵に似たものを作り、マウスの体内に移植して、胎仔（たいじ＝母体内で生育中の子供）になるか调べるという研究でした。それがすごく面白くて。当时はあまり知られていない研究分野でしたが、世界中の研究者が胎仔诞生を密かに梦见て取り组んでいたような研究だったと思います」
试行错误しながら実験に取り组んでいたある日、なんとマウスが生まれました。「世界で初めての现象を自分が见ているという、それまで感じたことのないものすごい兴奋でした」と当时を振り返ります。残念ながら、后日分かったのは、実験のミスにより生まれたマウスだったということ。「実験では、メスのマウスを偽妊娠状态にするために、避妊手术をしたオスのマウスと交配させます。その偽妊娠状态にしたメスのマウスの体内に、干细胞から作った受精卵に似たものを移植するのですが、実はオスのマウスの避妊手术が失败していて、普通に交配して诞生したマウスでした」
実験は失败でしたが、赤ちゃんマウスを最初に见たときに感じた兴奋は、现在まで先生の研究を支える原动力の一部になっていると话します。
「生命の诞生」に强い関心をもった柳田先生は、农学部卒业后、胎児に関する研究をするために医学系研究科に进学。ブタの体内でヒトの臓器を作る研究をしていた中内启光教授の研究室で、颈笔厂细胞（人工多能性干细胞）を使った肝臓の再生や胚操作などを学びました。博士号を取得し、ポスドクとして1年间在籍した后、より基础的な研究をしたいと、発生学や干细胞学の基础研究者が多く在籍する英国のケンブリッジ大学に留学。胚や干细胞の研究、そして4年目からは、「胚盘胞」という受精卵が细胞分裂して着床する直前の卵を、ヒトの干细胞から作る研究にも従事しました。英国で6年间取り组んだ胚の形についての研究は、科学雑誌『颁别濒濒』に掲载されました。
「胚盘胞の中には体になる『エピブラスト』、胚に栄养を送る『原始内胚叶』という2种类の细胞がごま塩状に存在しています。胚盘胞が子宫に接着するまでに、この细胞は2层に分かれるということが现象论として知られています。それらがどうやって分かれるのか、という研究をしました。长い间その仕组みが解き明かされていない现象でした」
干细胞から胚モデルを作る
现在、柳田先生が取り组んでいる研究の一つがヒトの受精卵の着床や胚の発生过程の「见える化」です。ヒトの胚を使うことは伦理的な问题もあり难しいため、ヒトの干细胞を使って、ヒトの胚が発生する过程を再现できる「胚発生モデル」を开発しようとしています。
胚盘胞は子宫内膜に接着すると、胎盘になる「栄养外胚叶」という外侧の细胞が増殖し、そこからホルモンが分泌されます。しかし、细胞が増え、妊娠が确认されても、その约15％は流产してしまうと言われています。着床がうまくいかない原因は子宫への接着に问题があるのか、くっつく向きが大事なのか。そこでどのような现象が起きているのかを、「胚発生モデル」を使うことで体外で観察できるようにしたいと考えています。
「着床する前の受精卵については、试験管内で见ることができるので理解が进んでいますが、その受精卵が子宫に接着し、その后臓器が発生するまでの期间、母体内で何が起こっているのかは分かっていません。例えば、胚盘胞が子宫に接着する向きは动物によっても违いますが、その原因も分かっていません」
着床から臓器が発生するまでの过程を试験管の中で见えるようにすることで、正常に胚発生する仕组みを理解し、上手くいかない场合の原因解明をしたいといいます。
着床に関しては、本物を「知る」という段階がようやく始まったところだと話す柳田先生。 「試験管内でヒトの胚発生を模倣するという研究は、ここ1、2年ですごく進んでいます。ただ、試験管内に擬似着床して胚発生が進んだという報告はありますが、実際の体を構成する細胞と比べると、一部は似ていても、全体としてはまだまだ違う点が多いなというのが現状です」
研究の面白さは、上手くいかなかったことができるようになったり、小さな発见があったり、という成长を日々体験できることだと语る柳田先生。长时间研究室で过ごすことも全く苦ではなく、「时间があればいくらでも研究したいタイプ」だと言います。その根底にあるのは「知りたい」という研究者としての好奇心、そして「世の中を良くしたい」という思いです。
「どうやって私たちは诞生するのだろうという生命の神秘を知りたい。そして、胚発生がうまくいかない原因を解明したいと思っています。今后の大きな展望としては、学术的な分野をまたいだ研究者达と一绪に、不妊治疗などにつながる研究に取り组めるプラットフォームを作れたらと考えています」
