医学、工学、化学、材料科学、生物学、薬学など多様な学問領域が融合して、次世代の医療技術を作り出す新しい学術領域、「バイオメディカルエンジニアリング」が創成されつつあります。近年の再生医療の開発においては、幹細胞を特定の体細胞へ分化誘導するなど細胞を操作することや、細胞から生体機能を持った組織や器官を作製することが、大きな注目を集めています。生体材料工学的なアプローチによって、医療現場に寄与するこれらの技術の確立を目指しているのが、生命医科学科の武田直也先生です。

融合領域研究：バイオメディカルエンジニアリング

私の携わっている研究がどのような領域に属するのかを考えると、視点によってさまざまな分野に分類できます。例えば、バイオマテリアル、マイクロ・ナノバイオテクノロジー（微細加工技術）、細胞工学、再生医療などが挙げられます。これは、私達の研究が、医学、工学、化学、材料科学、細胞生物学などの多くの学問が境界を接してさらに融合しあう（する必要のある）領域だからでしょう。この融合領域の科学を大枠でとらえて、バイオメディカルエンジニアリング（BME）と呼ぶこともあります。BMEは、工学者、理学者、薬学者、医者など学術界を横断しながらさらに産業界からも研究者が集い、幅広い分野への興味や知識、専門性を共有し協力しながら次世代の新しい医療技術を開発して、患者さんを始め広く人類に貢献するという目標に挑んでいく、魅力的な研究領域だと思います。

材料表面を利用して細胞を操作する

細胞は自分を取り巻く環境から影響を受けて、ある状態を維持したり大きく挙動を変化させたりします。この周囲環境（微小環境とも呼びます）には、隣接する細胞やホルモンのような生理活性因子が含まれます。これらに加えて近年大きな注目を集めているのが、細胞が接着する基質や材料からの影響です。血液の中を流れる血球のような浮遊している細胞とは異なり、私たちの体を構成する多くの細胞は、細胞同士で接着したり、細胞以外のコラーゲンなどからなる組織に接着しています。体から細胞を取り出してシャーレで培養する場合は、シャーレの床面に接着して運動したり伸展したり増殖もします。

硬さをさまざまに変化させたゲルの上で細胞を培養する実験が、アメリカの研究者によって行われました。用いた細胞は間葉系幹細胞（MSC：Mesenchymal Stem Cell）です。MSCはES細胞やiPS細胞（※注記）ほどには万能ではないのですが、骨、軟骨、筋、脂肪や、条件によっては神経の細胞などに分化する能力を持っています。この実験では、生物の組織の硬さとそこに存在する細胞の組み合わせに倣うかのように、柔らかいゲルの上で培養したMSCは神経系の細胞へ、中程度の硬さでは筋に、硬いゲルでは骨系の細胞への分化誘導が見いだされました。