私たちの腸は、数日ごとに生まれ変わる驚異的な再生能力を持っています。その鍵を握るのが「腸管幹細胞」ですが、この細胞がどのようにして正確な指示を受け取っているのかは、長年の謎でした。しかし今回、シンガポールの研究チームが、まるで脳の神経細胞のように、特定の細胞が幹細胞に直接シグナルを届けるという、驚くべき「有線通信」システムを発見しました。この発見は、腸の健康や再生医療の常識を覆すかもしれません。
再生医療と腸の健康における重要な進展として、デューク-NUSメディカルスクールと南洋理工大学シンガポール校（NTUシンガポール）の科学者たちが、腸内における精密かつ予期せぬコミュニケーションシステムを解明しました。テロサイトとして知られる支持細胞が、脳のニューロンのように微細な突起を使い、腸管幹細胞に直接シグナルを送達しているのです。2025年7月23日に科学雑誌『Developmental Cell』に掲載されたこの研究は、腸がどのようにして自己を維持し修復するかについての長年の定説に挑戦するものであり、炎症性腸疾患（IBD: inflammatory bowel disease）や大腸がんといった疾患に対するより良い治療法につながる可能性があります。この論文のタイトルは、「Telocytes Deliver Essential Wnts Directly to Murine Intestinal Stem Cells Via Synapse-Like Contacts（テロサイトはシナプス様接触を介して必須Wntをマウス腸管幹細胞に直接送達する）」です。
腸の内壁は、人体で最も活発な組織の一つです。腸壁にある陰窩（クリプト）と呼ばれる微小なくぼみの奥深くに存在する少数の幹細胞のおかげで、数日ごとに自己再生を繰り返しています。これらの幹細胞は分裂して特殊化し、腸を健康で機能的に保つために必要な様々な種類の細胞になります。この細胞分化を達成するため、幹細胞は、幹細胞ニッチ（幹細胞が生きて機能するための特殊な微小環境）に存在する周囲の支持細胞からの指示に依存しています。
最近まで科学者たちは、Wnt（ウィント）シグナル分子と呼ばれるこれらの特殊な化学シグナルが、周囲の組織を自由に漂い、最終的に拡散によって幹細胞に到達すると考えていました。これは幹細胞がどのように調節されているかについて部分的な説明にはなりましたが、なぜそのようなランダムなプロセスで、必要な時に正確なタイミングと場所でメッセージが届くのかを説明することはできませんでした。
デューク-NUSメディカルスクールのがん・幹細胞生物学プログラムのディレクターであり、本研究の共同責任著者であるデイビッド・ヴァーシュップ教授（David Virshup, MD）は、次のように説明しています。「私たちは、これらのシグナルが単に組織内を漂っているのではないことを発見しました。それらは、テロサイトと呼ばれる特殊な細胞によって、ニッチから幹細胞へと驚くべき精度で送達されていたのです。これは、脳内でニューロンが互いにシグナルを伝達する方法と同様に、腸における細胞間コミュニケーションについての私たちの考え方を変えるものです。」
テロサイトは、サイトネームと呼ばれる長く細い突起を伸ばす能力があるため、特に興味深い存在です。これらのフィラメントは、テロサイトから特定の幹細胞まで直接到達します。研究チームは、高解像度蛍光顕微鏡や電子顕微見鏡を含む高度なイメージング技術を用いて、マウスの腸内にあるテロサイトがサイトネームを使い、陰窩内の個々の幹細胞にWntシグナル分子を直接送達していることを観察しました。
腸の細胞におけるこのニューロンのような振る舞いは、臓器がどのように自己維持を行うかについての私たちの理解を根本から覆すものであり、これまでに見られた脳と腸の機能における最も明確な細胞レベルでの類似例の一つとなります。
研究者たちはまた、テロサイトと幹細胞との接触点が、神経細胞間の一対一の接続であるシナプスの外観に似ていることも発見しました。この精密なコミュニケーション形式により、Wntシグナル分子を意図した場所に直接輸送することが可能になります。
「このような直接的な細胞間コミュニケーションは、分泌分子が標的細胞に送達される仕組みにおいて、新たなレベルの精度を浮き彫りにします」と、本研究の著者の一人であるNTUシンガポール生物科学部のアレクサンダー・ラドウィック助教（Alexander Ludwig）は述べています。「これは、異なるスケールでのイメージングと新しいタンパク質標識アプローチを組み合わせることで、いかにして新たなメカニズムを発見し、パラダイムを変えることができるかを示す顕著な例です。」
このコミュニケーションシステムがどのように機能するかをより良く理解するため、科学者たちはテロサイトの構成要素、すなわちサイトネームの足場となるタンパク質を調査しました。KANKとLiprinと名付けられた2つの主要なタンパク質が破壊されると、サイトネームは正常に形成・機能しなくなり、特殊なWnt輸送機構も機能しなくなりました。
デューク-NUSのがん・幹細胞生物学プログラムの筆頭著者であり、主任研究科学者のゲディミナス・グレイシウス博士（Gediminas Greicius, PhD）は、この発見が基礎生物学を探求する力の大きさを物語っていると述べました。
「基礎を注意深く研究していると、時として変革的な何かを発見することがあります」とグレイシウス博士は言います。「この標的型シグナル伝達システムは、すぐ目の前に隠されていました。そして今、それが見えるようになったことで、腸における幹細胞の生物学に対する私たちの理解が再構築されるのです。」
この研究は健康な組織に焦点を当てたものですが、その示唆するところは広範囲に及びます。Wntシグナル伝達の異常は、すでに一部の大腸がんを引き起こすことが知られています。同様に、シグナル伝達の障害は、クローン病や潰瘍性大腸炎といった慢性的な炎症性腸疾患（IBD）において役割を果たしている可能性があり、これらの疾患はシンガポールおよびその地域で増加傾向にあります。
この研究には関与していないデューク-NUSの研究担当上級副学部長であるパトリック・タン教授（Patrick Tan）は、この発見のより広範な重要性を指摘しました。
「この発見は、組織修復や再生医療に対する私たちのアプローチを変える可能性があります」とタン教授は述べました。「もし私たちがこの精密なシグナル伝達様式を利用したり、回復させたりすることができれば、幹細胞治療の有効性を高め、腸関連疾患に対するより標的化された治療法の開発に役立つかもしれません。これは、基礎科学が現実世界に影響を与える強力な一例です。」
写真：デイビッド・ヴァーシュップ教授（David Virshup, MD）
[1] Landscape of Inflammatory Bowel Disease in Singapore – PMC
