私たちの皮膚の下では、細胞たちが状況に応じてその役割を巧みに切り替える、驚くべきドラマが繰り広げられています。普段は髪の毛を作ることに専念している細胞が、いざという時にはその仕事を中断し、傷ついた皮膚を治すための「応援」に駆けつけるのです。この細胞の賢い「キャリアチェンジ」の裏には、一体どのような仕組みがあるのでしょうか。最新の研究が、その謎を解き明かす鍵となるシグナルを突き止めました。
皮膚には、表皮幹細胞と毛包幹細胞という2種類の成体幹細胞が存在します。それぞれの仕事は、皮膚を維持するか、髪の成長を維持するか、とはっきりと定義されているように見えます。しかし、ロックフェラー大学の研究が示したように、毛包幹細胞は、皮膚が傷を負った際にチームを乗り換え、治癒に協力することができます。では、これらの細胞はどのようにして役割転換の時を知るのでしょうか？
この最初の発見をした研究室が、今回、HFSCに毛髪サイクルを中断して皮膚修復に着手するよう指示する重要なシグナルを特定しました。それは、幹細胞にエネルギーを必須のタスクのために温存するよう指示する、統合的ストレス応答です。皮膚において、栄養不足は、肉や穀物、牛乳などの一般的な食品に含まれるセリンとして知られる非必須アミノ酸によって感知されます。2025年6月12日に「Cell Metabolism」誌に掲載された研究で実証されたように、セリンのレベルが低下するとISRが活性化し、HFSCは髪の生産を遅らせます。栄養不足に加えて皮膚が損傷すると、ISRはさらに強く活性化し、髪の生産を停止させて、そのエネルギーを皮膚の修復へと振り向けます。この優先順位の再設定が、治癒プロセスを加速させるのです。このオープンアクセス論文のタイトルは「The Integrated Stress Response Fine-Tunes Stem Cell Fate Decisions Upon Serine Deprivation and Tissue Injury（統合的ストレス応答はセリン欠乏および組織損傷時における幹細胞の運命決定を微調整する）」です。
「セリンの欠乏は、細胞の運命を髪から皮膚へと微調整する、非常に高感度な細胞の『ダイヤル』の引き金となります」と、筆頭著者であり、ワイル・コーネル校の3機関合同MD-PhDプログラムに在籍する現役MD-PhD学生で、シニア著者であるエレイン・フックス博士（Elaine Fuchs, PhD）が率いるロックフェラー大学ロビン・ケマーズ・ノイスタイン哺乳類細胞生物学・発生学研究室の元博士課程学生でもあるジェシー・ノバック氏（Jesse Novak）は言います。「私たちの発見は、食事や薬剤を通じてセリンレベルを操作することで、皮膚の創傷治癒を加速できる可能性を示唆しています。」
幹細胞の「副業」
成体組織は、恒常性（正常な機能）を維持し、傷を修復するために、細胞の増殖、分化、代謝回転を厳密にバランスさせる幹細胞プールを保持しています。しかし、その代謝的ニーズはほとんど理解されていませんでした。今回の研究で、ノバック氏は、日常業務中に幹細胞を順調に動かし続ける代謝因子を特定し、その後、損傷によってHFSCが創傷回復という「副業」をせざるを得なくなったときに何が変化するのかを追跡することを目指しました。
「私たちが受ける皮膚の傷のほとんどは擦り傷で、皮膚の上部を破壊します。その領域には、通常は創傷修復を担当する幹細胞プールがありますが、これらの細胞が破壊されると、毛包幹細胞が修復の主導権を握らざるを得なくなります」とノバック氏は説明します。「そのことを念頭に置き、創傷治癒を通じてこれらの皮膚細胞を追跡することは、代謝物がこのプロセス全体を調節しているかどうか、またどのように調節しているかを検証するための非常に良いモデルになると考えました。」
フックス研究室の以前の発見では、前がん状態の皮膚幹細胞が体内で循環するセリンに依存するようになり、食事中のセリンを制限することでこれらの細胞が完全ながん細胞になるのを防げる可能性が示されていました。これらの発見は、代謝物が腫瘍形成の重要な調節因子であることを実証し、がん治療としてセリンフリー食を導入する臨床試験のきっかけとなりました。しかし、食事によるセリン欠乏が正常な組織機能にどのように影響するかは誰も理解していませんでした。そこで、ノバック氏は自身の研究でこのアミノ酸に焦点を当てたのです。
研究結果
研究チームは、マウスの食事からセリンを奪うか、遺伝子操作を用いて毛包幹細胞がセリンを生成するのを特異的に妨げることにより、毛包幹細胞を一連の代謝ストレス試験にかけました。その結果、セリンが、組織の状態が不安定になったときに活性化される引き金であるISRと、直接的かつ継続的に情報交換していることを見出しました。セリンのタンクが空に近いとき、HFSCは多大なエネルギーを必要とする髪の成長を抑制するのです。
次に、別のストレス課題として、チームは創傷修復に焦点を当てました。彼らは、損傷後にもHFSCでISRが活性化することを発見しました。さらに、マウスがセリン欠乏と損傷の両方を経験すると、振り子はさらに大きく振れ、髪の再生を抑制し、創傷修復を優先するようになります。このようにして、ISRは組織全体のストレスレベルを測定し、それに応じて再生タスクの優先順位を決定しているのです。
「髪を失うのが好きな人はいませんが、ストレスの多い時期に生き残ることが重要になると、表皮の修復が優先されます」とフックス博士は言います。「髪の毛が抜けた部分は動物にとって脅威ではありませんが、治癒していない傷は脅威なのです。」
運命の問題
低いセリンレベルが幹細胞の運命と行動に大きな影響を与えることは明らかでした。では、その逆はどうでしょうか？例えば、大量のセリンを摂取すれば、髪の成長をスーパーチャージできるのでしょうか？
脱毛に悩む人々にとっては残念なことに、体は循環するセリンの量を厳密に調節していることがわかりました。ノバック氏がマウスに通常量の6倍のセリンを与えたとき、彼らのセリンレベルは50%しか上昇しませんでした。
「しかし、幹細胞が自身のセリンを生成するのを防ぎ、高セリン食を通じてその損失を補給した場合、髪の再生を部分的に回復させることができました」とノバック氏は付け加えます。
次の目標は、食事によるセリンの削減や、セリンレベルまたはISR活性に影響を与える薬剤を通じて、創傷治癒を加速させる可能性を探ることです。チームはまた、セリンの影響が特有のものなのかどうかを調べるために、他のアミノ酸もテストしたいと考えています。「全体として、幹細胞が経験するストレスのレベルに基づいて細胞の運命を決定する能力は、資源が乏しい時期に組織が再生能力をどのように最適化するかに広範な影響を与える可能性が高いでしょう」とフックス博士は述べています。
写真：エレイン・フックス博士（Elaine Fuchs, PhD）
