今回研究者たちは、このiPS細胞をさらに特別な方法で育て、将来脊髄の神経細胞に成長することが決まっている細胞を作り出しました。
これが「脊髄神経前駆細胞(sNPC)」という細胞で、脊髄の神経に成長することがほぼ決まった、「神経細胞の赤ちゃん」と言える細胞です。
次に、この神経細胞の赤ちゃんをどうやって実際の治療に使うかという問題を解決する必要がありました。
細胞をそのままバラバラにして傷ついた脊髄に入れても、うまく成長して神経として繋がるとは限らないからです。
そこで研究チームは、まず人工的な「細胞を並べる土台」を3Dプリンターで作りました。
この土台は「足場」と呼ばれ、非常に細い溝(マイクロチャンネル)が3本、平行に並んでいます。
この細い溝は幅が約0.2ミリ、高さが約0.44ミリしかない、とても小さなものです。
なぜこんな細かい溝を作るのかというと、細胞がバラバラに伸びるのではなく、この溝の方向に沿って並び、神経の「道筋」を自然に作れるようにするためです。
実際、この溝に神経の赤ちゃん細胞(sNPC)を入れて約1か月育てると、細胞は溝の形に沿って整然と並び、一本の小さな脊髄(ミニ脊髄)のような組織へと成長しました。
いわば、3Dプリンター製の足場を土台に、ヒト細胞でできた極小の脊髄オルガノイド(ミニ臓器)を育て上げたのです。
Han博士は「足場の3Dプリントされたチャンネルを使って幹細胞の成長方向をコントロールし、損傷部位を迂回する神経の中継回路を作ります」と述べています。
次に研究者たちはラットの脊髄を完全に切断し、約1.8ミリの隙間を作りました。
こうすることでラットは脳からの信号を絶たれ、ほぼ完全に歩行能力を失います。
次に培養されたミニ脊髄をその間に移植しました。
すると、移植した「神経細胞の赤ちゃん」が、ラットの体内で徐々に成長を始めました。
成長した細胞は成熟した神経細胞(ニューロン)になり、ラット自身の切れた脊髄の神経に向かって細長い線(軸索)を伸ばし始めました。