人工的創製をめざして、手足の形成システムを探求。

――ご専門の分野について、お伺いします。

　生命科学の中でも、私の専門は発生生物学です。卵から親になるまでのメカニズムを解明するのが発生学ですが、発生生物学は親になってからのエイジングの過程、または卵や精子ができる過程も含めて、生物の一生全体に取り組む分野です。その中で、私たちは器官創製分野、つまりは形づくりと言って、生物の形、ここでは手足の形成について研究しています。
　手足は、カエルから始まって生物では皆、同じで、前に一対、後ろに一対あります。身体の側面、背と腹の間に生えてきますから、手足にも背側、腹側があるのです。例えば、アマガエルは背中が青くて、腹側が白いですが、手足も同じ色で、背側、腹側の軸があります。もう一つは根元から先への軸、さらには親指から小指への軸ということで、３つの軸から構成されています。これら3つの軸に沿ってどのように手足が形作られていくかを研究しているわけです。


――3つの軸に関して、生物種によって違うのでしょうか。

　昆虫類などは若干、内容が違いますが、両生類、爬虫類、鳥類、哺乳類には、3つの軸があります。手足の後ろ、前がどのように決まるかということについては解明されてきて、後ろを決める物質があるとわかってきました。これは蛋白質(ソニック・へジホッグ)ですが、後ろ側は濃度が濃く、前側は薄いのです。細胞はその濃度を読み取って、その位置を大体、決めることができます。これに関しては、両生類も、哺乳類も同じで、蛋白質の組成自体も変わりなく、共通性が高いです。この蛋白質を前側に作用させると、最初に手の幅が大きくなり、指が6本になったりします。例えば、イモリが手を失った際に、この蛋白質が出現してきて、細胞に働きかけて細胞の受容体と結合して、正しい形の手を再生していきます。
　人間の手足は、爪の辺りで切断すると元に戻りますが、一つ目の関節を越えて切ったら戻りません。ところが、イモリやサンショウウオは手足をどこで切断しても再生できるわけです。それで、私たちの手足もうまくやればかなり再生できるのではないかと考え、その方法をあれこれ研究しています。

――再生が人間も可能ならと期待してしまいますが、実際はどうなのでしょうか。

　例えば、イモリには何か再生物質があって、それを人間に移植すれば再生できるのではないか、と多くの人が考えて研究してますが、10数年経ても未だ解明されていません。再生はリジェネレーションと言いますが、私の友人であるアメリカの研究者と｢もしか再生物質が見つかったら、リジェネレリンと名づけよう｣と話してますが、全然見つかってませんね(笑)。
　再生は一つの物質ではダメで、いくつかの要素が組み合わされて効力を発揮するのです。一つの反応ではなく、連続して反応が起きていく物質が揃っていないと無理なのです。人によっては、人間の手足の再生は無理だろうと言う方もおられます。
　例えば、イモリは、レンズの役割をする水晶体を再生します。水晶体を取ると、黒い虹彩の部分が大きくなるとともに白くなって最後に水晶体になります。人間ではそうはなりませんが、虹彩の細胞を外に取り出して育てると水晶体になるので、能力はあるのです。イモリやカエルがそうできるのは、救急事態に対応する能力があって、いわば他のものに変わりうるしなやかさを持っているわけです。人間はそういう能力が失われていて、それはより正確なことをするにはしなやかさは不必要だからです。ですから、人間には再生能力は余りないのだという説もあります。まだ、手足にあるかどうかの結論は出ていませんが。
　ただし、内臓については、例えば肝臓を手術して3分の2を取っても残りの3分の１が大きくなってボリュームを戻して、元の機能を回復させることができます。といっても、手足の再生は、緻密な機能が要求されますから、肝臓のような形がどうでもいいのとは違って、もっと難解です。
　高等動物で最も精密につくられているのは、脳です。脳には、そういう再生などの柔軟な能力はないと考えるのが通常です。ところが、脳の細胞が増殖したり、他の細胞に変わったりするのです。なので、必ずしも精密なものが柔軟性を失ったとは言えないのです。

――研究には実験が必要でしょうが、具体的にはどのように取り組んでおられるのですか。

　私自身は、今はマウスを使って手足の再生の研究をしています。以前は、ニワトリを使って翼の発生に長年、取り組んできました。再生ですが、例えば、切断後、ある蛋白質を入れないとそこで止まるのですが、入れると骨ができてくる。ただし、ただ単に骨ができただけなのか、その場所に応じた骨が再生したのかは不確実ですが、多数の骨ができるのは確かだといったことを、実験を通して確認できました。
　ニワトリの有精卵を３日位温めると、翼や脚が出てきます。それで、いろいろな実験をしましたね。その成果としては、例えば、場所によって表面の接着分子が違っていて、それによって細胞がそれぞれの場所を認識するのだということがわかりました。一緒に研究していた学生が今、その延長の研究をしています。
　それから、ウチの研究室の仕事で注目されるのは、カエルの足の所に足をつくる細胞を固めた肉団子状のものを移植すると、全部が指になるという研究成果です。要するに足をつくると決まっている細胞なのに、それを塊にすると指になり、しかも爪もあります。カエルはイモリなどと比較すると柔軟性が低く、おそらくイモリは同じようにすればおそらく４〜5本の指になるところを、カエルは先端の所だけつくろうと数１０本もの指になってしまうのです。カエルはコントロール能力が弱いのでしょう。

――先生の研究室の学生の方々は、他にどんな研究を進めておられるのですか。

　ウチの研究室は、手足という枠の中なら何を研究してもいいのです。大まかに言えば、ニワトリ胚、アフリカツメガエルの幼生、マウスを使って、移植、培養などの実験操作を行いながら、形がどうなるか、形態形成遺伝子の発現がどう変わるかなど、実験手術と遺伝子レベルでの解析が研究の主流となっています。ニワトリの手足が伸びていくにはどういう因子が必要なのか、細胞の接着分子にどんなものがあるかなど、いろいろなテーマに取り組んでいます。まぁー、手足の形作りへ、｢アイディア勝負｣をモットーに研究を続けているというところです。

――研究を進める際の難しい点は、どんなことでしょうか。

　対象は、かなり高度なものです。例えば、手一本が対象ですから、単純な細胞構造とは違って複雑性やゆらぎが多いです。実験しても、その結果やデータが同じにならないケースが出てきます。かなりじっくり取り組まないと、本質を見極めるまでに至らないですね。
　手足の発生で、一番大事なのは骨だと考えられています。手足には骨だけでなく、筋肉、神経などいろいろあります。皮膚も必須ですが、筋肉は無くても形作ることには問題ありません。筋肉は、元々あるのではなく、手足ができてくる時に身体の方から入っていくからです。例えば、手の筋肉が身体から入ってくるのを抑えた実験をしますと、皮膚と骨だけの細い、いわば鳥の手羽先のような格好ではありますが、それでもちゃんとした翼がつくられます。ですから、骨が一番大事ということがわかっています。それで、骨のパターンをまず作ろうとしますが、実際は筋肉や神経がないと機能を果たしませんから、なかなか難しいわけです。