細胞から大きな三次元の生体組織をつくる

再生医療の発展には、細胞から実際に生体組織を作り出す技術も重要であり、その研究も進めています。先ほどのMSCの研究では、平面の材料の表面に細胞を接着させて培養をしていました。これは二次元での培養です。しかし、生物の体は三次元で、しかも細胞は秩序をもって集積し組織を形成します。そこで、工学的に三次元の生体組織を作製するためには、細胞の培養場（培養足場）への工夫が必要になります。

私の研究室では、大きな三次元の骨格筋組織の作製に取り組んでいます。生体の発生においては、骨格筋は筋芽細胞という細胞が元になっています。筋芽細胞は縦に連なって融合し、筋管と呼ばれる組織を形成します。さらにこの筋管が筋繊維に成熟しながら束状に集まって（トリ肉のささ身を思い浮かべて下さい）、骨格筋となります。そこで、工学的に骨格筋を作製するために、この一連の動きを誘導し得る足場材料を開発しました。材料に用いたのは生体材料であるコラーゲンです。このコラーゲンで長さは1センチメートル、太さは数マイクロメートルの極細の繊維を作り、数マイクロメートルの間隔で向きを揃えて、ハープの弦のように張った足場をつくりました。ここで培養した筋芽細胞は、弦の上や間の360°の空間に保持されながら弦に沿って一方向に並び、さらに細胞同士の融合がおこり、筋管が形成されました。この筋管の形成が複数の弦において起こり、全長1センチメートルの巨視的な三次元の骨格筋組織を作製することに成功しました（図2）。さらに、この骨格筋組織は生体組織と同じ構造と機能をもつことも見いだしています。つまり、横紋とよばれる模様を示し、収縮する能力があるのです。

次のステップとして、この骨格筋組織に、やはり工学的に作製した神経組織をつなげて、神経からの情報入力によって筋肉を動かしたいと考えています（図3）。また、より大きな三次元組織を作り上げるには、組織の内部へ酸素や栄養分を供給し、老廃物を回収する血管組織も必要です。このような三次元の神経組織や血管組織も、生体材料工学の技術を駆使して構築を試みています。これらの機能をもった生体組織を、再生医療に役立てることを夢見ています。