学科紹介 研究紹介｜生命医科学科

生物の構成単位である細胞には、核・小胞体・ミトコンドリア・ゴルジ体などのオルガネラ（細胞小器官）があり、各々のオルガネラが適切な役割を果たすことが細胞、しいては個体の維持に必要不可欠です。各々のオルガネラは独立して機能していると思われがちですが、異なるオルガネラが物理的に接触する場所において様々な機能が備わっています。とりわけ、小胞体とミトコンドリアが接触する場所はシグナル伝達やオートファジー（細胞内の栄養補填や不純物除去に働く機構）に重要な役割を担っていることが知られています。このように、オルガネラコミュニケーション場には多彩な機能があることから、その破綻は種々の疾患につながります。『異なるオルガネラ間でのコミュニケーション』という高校の生物では教わらない現象を研究することは生物学のみならず医学的な側面からも重要となります。

再生医療とは「幹細胞から作製した細胞や組織を利用して病気などで失った組織を治療すること、また、病気の治療法や治療薬を見つけること」であり、これらを研究することが再生医学という学問です。幹細胞とは自分のコピーを作ることができる能力「自己複製能」と様々な機能の細胞に変化（分化）できる能力「多分化能」を併せ持つ細胞で、そのおおもとは、体中のすべての細胞に分化できる全能性幹細胞である受精卵です。受精卵が子宮のなかで発生し、胚となって細胞分裂を繰り返すと、人間だと5.5日目、マウスだと3.5日目に胚盤胞という名前の胚に成長します。この胚盤胞に含まれる細胞は胎盤以外のすべての体細胞に分化できる細胞であり、「多能性幹細胞」と呼ばれます。現在、再生医療の分野で活躍している「iPS細胞」は人工的に作製した多能性幹細胞です。命の源とも言えるこの多能性幹細胞を作る技術の開発はいかに偉大であったか分りますね。

全身に張り巡らされた血管と、その中を流れる赤血球・白血球・血小板といった血液細胞、両者は形も機能も全く異なりますが、実は共通の祖先を持っており、お互い密接に関与しています。血管腔の内側を覆う細胞を「血管内皮細胞」と呼びます。胎児の発生過程では、この血管内皮細胞の特徴をもつ特殊な細胞から最初に血液細胞が造られます。胎児がさらに大きくなると、胎児体内の動脈の血管内皮細胞の一部が、全ての血液細胞の元となる造血幹細胞へと変化します。造血幹細胞は血管の中を流れて、最終的に骨の中「骨髄」へと移動して、生涯の定住の地とします。さらに、骨髄の中を走る血管に存在する血管内皮細胞は、私達の身体の状態に応じて造血幹細胞が白血球や血小板といった各種の血液細胞へと分化するのを促したり、完成した血液細胞を骨髄の中から全身の血液循環へ供給するのをサポートしています。

がん細胞は遺伝子の突然変異が蓄積することで生じますが、常に一定の割合で遺伝子の突然変異が起きています。ではなぜ簡単にはがんにならないのでしょうか。それは生体にはがんを未然に防ぐ機構が複数備わっているからです。たとえば細胞には遺伝子の損傷を修復する機能がありますし、異常な細胞は免疫により監視されています。また、一般に「ほくろ」と呼ばれる色素性母斑は、遺伝子変異をもつ前がん細胞が、がんを未然に防ぐ「細胞老化」という機構により増殖を止められた姿なのです！年齢が高くなるにつれてがん発症率が増すのは、こうしたがんを未然に防ぐ機能が低下していくからだと考えられます。

生物には、病原体が体内に侵入することを防いだり、侵入した病原体を排除する仕組みが備っています。これを免疫といいます。体内に侵入した病原体に対しては、生まれつき備わっている自然免疫や生後獲得する獲得免疫が働きます。自然免疫を担う免疫細胞には、マクロファージ、単球や、好中球などが存在します。マクロファージは、好中球と比較して大型で長寿命ですが、数は少く、主にリンパ節、器官や、組織に常在しています。骨髄で生まれた単球は、血中に入り、毛細血管を抜け、組織でマクロファージへと分化します。好中球は、白血球の中で最も数が多く、感染した組織へ集積して、病原体を食作用で消化します。その際、細胞死を起こすことが多く、細胞としての寿命は短いです。これらの免疫細胞は、通常、病原体の侵入阻止や排除に働いていますが、過剰に働くと病気の発症や悪化に関与することもあります。