Is it possible to grow a kidney? “という質問に対するシンプルな答えは “Yes “です。
より複雑な答えは、「はい」で始まり、1996年にハマーン氏とロジャース氏がまさに同じ質問を自分たちに投げかけたときに始まった調査の旅について、続けて述べています。 ハマーンは、ワシントン大学医学部とバーンズ・ジューイッシュ病院の腎臓部門の責任者である。 トーマス・エジソンは、天才とは1％のひらめきと99％の汗であると定義しました」と、Hammerman氏は言います。 「私たちのひらめきは、移植されたブタ胚性臓器原基を出発材料として、新しい臓器、腎臓、内分泌膵臓を育てるという仮説を立てたときに起こりました。 私たちは、これが可能であることを証明するために、17年間、研究の汗をかき続けてきました」
Hammerman氏は、ブタなどの動物由来の胚細胞群を用いて新しい臓器を育てることに焦点を当てた、急成長中の器官形成の分野のリーダーである。 このクラスターは臓器原基と呼ばれる。 幹細胞とは異なり、臓器原基はどのような細胞にも成長することができない。 腎臓を育てることの難しさは、それが非常に複雑な臓器であるということです。腎臓が機能するためには、何百もの異なる種類の細胞が必要であり、それらが正確に正しい配置で集まっていなければなりません」と、Hammerman氏は述べています。 「この組み立てプロセスは非常に難しく、それをどのように指示したらよいのかわからないのです」
Hammerman と Rogers の技術の天才は、彼らがラットに移植したブタ胚性腎臓原基がすでに自己組み立て方法を知っていることです。 さらに、いったん宿主に移植された原基は、臓器が機能するために必要な血管を引き寄せることを発見した。 しかし、彼らの特許取得済みのアプローチが真にユニークなのは、尿を排泄する完全な腎臓を作り出すことができるからです。
「胚腎臓だけではなく、尿管に分化する部分も移植することによってこれを達成しました。 それが発達したら、移植した尿管と宿主の尿管とを外科的につなぎます」とHammerman氏は言います。 「これらの処置はすべて非常に骨の折れるもので、ほとんど見えない臓器の繊細なマイクロサージェリーを伴います」
他の研究グループもこのプロセスを再現して同様の結果を得ていますが、この技術を完成させることは追求していません。 胚腎を移植するというコンセプトを思いつき、それが血管を形成し、完全な腎臓に分化するかもしれないと考えるのは、驚くべきアイデアです。 「しかし、ある時点で、可能性は現実にならなければならない。 それが難しいんです。 人への応用につながる科学的なプロセスのすべての段階が難しいのです。 アイデアの創出は最も困難なステップですが、それはむしろ創造的な努力です。 その次のステップでは、予想される問題や意外な問題など、多くの問題を解決し、その技術を臨床の道具として使えるようにするために必要な、大変な作業を伴います。ブタの腎臓の原基をヒトに移植して新しい腎臓を育てる時点は何年も先ですが、ラットで育てた新しい腎臓によって、元の腎臓を取り除いた後、動物が7～8日間生きられるようになるまで技術は進歩しました」
「次の段階はブタの原基を霊長類に移植することでしょう。 しかし、私たちは、腎臓の成長と分化を可能にする免疫抑制レジメンを考案するまでは、それを行いませんし、その新しい腎臓は、動物を長期間生かしておく必要があります」とHammermanは言う。
膵臓の移植
霊長類への移行は、ヒトの1型および2型糖尿病を治療する手段として、豚胚性膵臓を移植するHammermanとRogersの研究によってすでに達成されている。 「糖尿病ラットの糖尿病を治し、糖尿病霊長類の耐糖能異常をかなり改善することができますが、長期的に糖尿病を完全に治すことはできていません。 少なくとも6カ月間、糖尿病の霊長類にインスリンを必要とさせないようにすることができるまでは、ヒト試験に移行するためのFDA承認を求めることは考えていません」
Hammerman は、器官形成の研究を始めるまで、自分が忍耐強い人間だとは思っていませんでしたが、その特性とパイオニア精神が、この分野で働くために必要な資質であることが分かってきました。 「科学をやっていると、文献を調べて自分と同じような問題に遭遇した人を見つけ、それを解決する方法を思いつくことがよくあります」とハマーン氏は言う。 「私たちの場合はそうではない。 つまり、試行錯誤が必要なのです」。 実験自体も時間がかかる。 豚の腎臓をラットで培養するのに120日かかるんです。 つまり、実験がうまくいったかどうかがわかるまでに4カ月もかかってしまうのです」
腎臓や膵臓を育てるのに、時間と労力をかける価値はあるのだろうか。 ハマーン氏の答えは「イエス」です。「毎年、約1万個の腎臓が末期腎臓病の患者への移植に利用できるようになります。 「しかし、腎臓移植の待機者は10万人にものぼります。 しかし、腎臓移植の待機者は10万人にも及びます。ほとんどの患者さんは、臓器が手に入る前に病気で亡くなってしまうのです。 もし、両方の糖尿病に対する移植治療法が開発されれば、何千万人もの人々が恩恵を受けることになる。 21世紀半ばには、新しい臓器を育てる治療法が医療の主流になると確信しています」
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