毛髪再生・バイオアッセイ開発グループ
毛髪再生医療は、従来の脱毛治療では難しいと考えられている「毛髪の総本数の増加」を可能とする画期的な治療法として世界中で期待されています。本グループでは、髪の毛の元となる「毛包原基」を大量に作製する技術を基盤に、毛髪再生医療の実用化のため、毛包原基の作製に必要な細胞の増殖手法、再生能の高い毛包原基を作製する手法等の開発を進めています。
期間
- (戦略的研究シーズ育成事業)「毛包原基の大量調製法を用いた毛髪再生」2018年4月～2020年3月
- (有望シーズ展開事業)「再生毛髪の大量調製革新技術開発」プロジェクト 2020年4月～2023年3月
- (実用化実証事業）「毛髪再生医療実証」グループ 2024年4月～2026年3月
- (政策課題受託研究事業 )「毛髪再生・バイオアッセイ開発」グループ 2026年4月～
実施場所
川崎生命科学・環境研究センター(LiSE) 神奈川県川崎市川崎区殿町
研究概要
毛髪はヒトの見た目の印象を大きく左右することから、脱毛症治療への世界的なニーズは非常に大きく、近年、毛を作り出す器官である毛包を構成している細胞そのものを用いて、脱毛症の治療を行う毛髪再生医療に期待が寄せられています。この治療法は、患者本人の髪の毛1本を取り出し、その根本にある毛包組織から毛包幹細胞を採取して例えば100本分に増殖させ移植するというものです（図1）。
従来の細胞懸濁液を注射器で単に頭部に打ち込むという手法では、毛髪の産生効率が低いという問題がありました。しかし最新の手法では、毛包を構成する2種類の幹細胞を用い、それぞれの細胞凝集塊を作製して接合させた上で、移植するというアプローチがとられています。この細胞凝集塊は「毛包原基」と呼ばれ、胎児期の組織形成プロセスを生体外で模擬したもので、移植後に高効率に毛髪再生を誘導できることが報告されています。ただし、この毛包原基は顕微鏡下で手作業で１つずつ作製する必要があり、ヒト治療に必要な数千個を作り出すのは現実的ではありません。つまり、一度に大量の毛包原基を簡便に調製できる技術が求められています（課題２）。さらに、これら2種類の幹細胞を毛髪再生能力を維持した状態で大量に増殖させる技術（課題１）、および調製した毛包原基を精密に移植する技術（課題３）の開発も実用化に不可欠であります。
本研究では、工学的な視点から、上記３課題の解決に取り組み、毛髪再生医療の実用化を目指します。
研究内容
現在の毛髪再生医療のアプローチは、①「毛乳頭細胞」の移植、②「毛包原基」の移植、③「生体外で再生した毛包」の移植の3つがあると考えています。我々は、これらのアプローチを Hair Regeneration の頭文字である HR を用いて、それぞれ HR01、HR02、HR03 と名付け、それぞれについて実用化を目指した研究開発を進めています（図2）。
HR01「毛乳頭細胞の移植」
我々は毛髪再生治療に用いられる細胞源、特に毛乳頭細胞の増殖培養技術の開発を進めてきました。これまでに、電気刺激培養、ゲルビーズ培養、HIF1活性化培養など、複数の培養技術を開発してきました（図3）。これらの研究を進める中で、毛乳頭細胞を長期間（30日間）平面培養することにより、従来技術であるスフェロイド培養と比較して毛髪再生能を高く維持しつつ、効率的に増殖培養する新たな培養技術を開発しました。本技術により増殖させた間葉系細胞を移植することで、細胞移植による毛髪再生治療の効果を向上させられる可能性が示されています。連携企業や医療機関と協力し、早期の実用化を目指した研究開発を進めています。
HR02「毛包原基の移植」
上皮系細胞と間葉系細胞を混合して単一の細胞凝集体を形成させると、培養開始から約3日間のうちに、2種類の細胞種が自己組織化し、毛包原基を形成する現象を発見し、上皮系細胞と間葉系細胞から毛包原基を簡便かつ大量に作製する技術を開発、改良を進めています。
我々は微細加工技術を用いて一定間隔でマイクロウェル構造を有する培養器を設計・開発しました（図4B）。この培養器を用いることで、均一な毛包原基の大量調製を実現しました。（図4C）また、バイオプリンターおよびマイクロ流体デバイスを用いた手法の開発なども進めています。
HR03「再生毛包の移植」
生体外でほぼ100％の効率で毛髪を再生する技術をマウス細胞により確立し、再生毛包を移植すると皮下に生着し、毛周期を繰り返すことを確認しました（図５A）。さらに、本手法を脱毛症患者由来細胞へ適用し、高効率な毛髪再生を実現するための条件探索を行っています。また、生体外毛髪再生技術を基盤として構築した毛包オルガノイドを創薬モデルとして応用することで、脱毛症治療薬の開発にも貢献しています。
