再生医療への力学の貢献

2012年にiPS細胞の研究成果で山中伸弥教授がノーベル生理学・医学賞を受賞し、医学分野ではiPS細胞を使った再生医療に関する研究が活発である^（1）。さらにそれ以前から、生体内にわずかに存在する幹細胞を使用した再生医療に関する研究が行われてきた。iPS細胞を使うにしろ、幹細胞を使うにしろ、再生医療を行う上で重要な3要素として、細胞、化学的な成長因子、細胞が接着する足場が挙げられてきた^（2）。

まず、再生組織を作成するのに十分な数だけ細胞が必要である。次に、その細胞を神経、軟骨などの特有の機能を十分発揮する状態へ、成長因子と呼ばれる化学物質によって分化させる必要がある。さらに、例えば軟骨細胞は自身が分泌したコラーゲンなどの物質に囲まれてそれに接着することでその機能を発揮できるため、細胞が接着する足場となる材料が重要となる。これらの3要素に着目して再生医療の研究が行われ、さまざまな有用な成果が挙げられてきた。

これらが重要なのはいうまでもないが、細胞がおかれている力学環境に注目すると、生体は1Gという重力下にあって初めて骨や筋肉が保たれるが、無重力の宇宙空間では骨密度や筋肉量は減少する。運動をすれば骨や筋肉は太くなり、寝たきりならばやせ細る。さらに、生体の内部で細胞が血液の流れにさらされるのであれば流体力学的な力を受けるし、荷重によって骨がひずめば骨に接着している細胞もひずむ。このように、さらされている力学環境に適応して、細胞や細胞からなる組織はその機能を発揮することを考えると、従来の再生医療の3要素に加え、力学環境が新たな要素になりうると考えられる。