ヒト全細胞アトラスに前進　骨・腸・胸腺を描く最新研究

ヒト全細胞アトラス計画、次のマイルストーンへ

人間の体をつくるすべての細胞をカタログ化しようという Human Cell Atlas（ヒト細胞地図）プロジェクトが、骨格、消化管、免疫を担う胸腺の詳細な地図を発表し、計画の実現に向けて大きく前進しました。研究成果は、権威ある科学誌ネイチャーと関連ジャーナルに掲載されています。

37兆個の細胞を「地図」にする国際プロジェクト

Human Cell Atlas は、2016年に始まった国際共同プロジェクトで、人間の体を構成するおよそ37兆個の細胞を種類ごとに記録し、生きた百科事典のような「細胞アトラス」をつくることを目指しています。研究者たちは、今後1～2年でこのアトラスの「第1草案」を完成させることを目標にしています。

プロジェクトの共同創設者であるアヴィブ・レゲブ氏は、取り組みの意義を二つ挙げています。一つは「人間は自分が何でできているのかを知りたい」という根源的な好奇心。もう一つは、病気の診断と治療に直結する実用的な理由です。細胞は生命の基本単位であり、病気はまず細胞レベルで問題が起きるからです。

胎児期の骨格形成を細胞レベルで設計図化

今回の目玉の一つが、人間の骨格がどのように形づくられていくかを示した「骨格発生の設計図」です。研究チームは妊娠初期（第1三半期）の骨格形成を詳細に解析し、骨の成長に関わるあらゆる細胞、遺伝子ネットワーク、細胞同士の相互作用を明らかにしました。

解析からは、軟骨が骨の土台（足場）として働き、全身の骨がつくられていく仕組みが示されました。ただし頭蓋骨の上部は例外で、別のメカニズムで形成されることも分かっています。研究者たちはまた、乳児の頭蓋骨にある柔らかい部分（大泉門など）が遺伝的な要因で早く閉じてしまうと、成長中の脳が圧迫されうることも示しました。

こうした知見は、先天性の頭蓋骨異常などの診断や治療のターゲットとなる細胞や遺伝子を特定するうえで役立つ可能性があります。さらに、初期の骨細胞で活性化される一部の遺伝子が、成人期の股関節の関節炎リスクの上昇と関連している可能性も指摘されています。

口から大腸までを一気通貫で捉える消化管アトラス

研究チームは、口腔から食道、胃、小腸、大腸までを含む消化管の細胞アトラスも提示しました。これは、口から肛門までつながる消化管全体を細胞レベルで連続的に捉えた地図です。

この解析では、炎症に関与している可能性がある特定の腸の細胞タイプが見つかりました。これは、クローン病や潰瘍性大腸炎といった炎症性腸疾患の理解に新しい手掛かりを与えるかもしれません。

免疫細胞を鍛える胸腺の発生アトラス

さらに研究者たちは、免疫細胞を訓練する臓器である胸腺の発生過程を示すアトラスも公表しました。胸腺は、感染症やがんから体を守る免疫細胞を「教育」する重要な場所です。

発生中の胸腺を細胞ごとに解析することで、免疫システムがどのように形づくられ、どこで異常が生じると病気につながるのかを理解する手がかりになります。これは、免疫不全症やがん免疫療法の改善にもつながる可能性があります。

細胞版チャットボット？ AIが支える解析

Human Cell Atlas の研究では、新しいデータ解析手法も積極的に取り入れられています。その一つが、人工知能（AI）や機械学習を用いて膨大な細胞データを読み解くアプローチです。

プロジェクトの共同創設者であるサラ・タイヒマン氏は、細胞データを使って大規模な基盤モデルを訓練し、細胞版のチャットボットのように利用できると説明します。これにより、数千万件におよぶ細胞プロファイルの中から新しい細胞タイプを素早く見つけたり、未知の細胞がどの種類に近いのかを自動で注釈したりできるようになります。

こうしたAIモデルは、例えば線維化した肺の病変部で見られる細胞と、すい臓の腫瘍で見られる細胞の間に、従来は気づかなかった共通点を見出すのにも役立つとされています。

健康な体から病気までをつなぐ「細胞地図」

Human Cell Atlas は、もともと健康な人の細胞を対象にした地図づくりが中心ですが、すでにがんや新型コロナウイルス感染症、嚢胞性線維症、心臓・肺・腸のさまざまな病気の研究にも貢献し始めています。

プロジェクト運営委員の一人であるアレクサンドラ＝クロエ・ヴィラニ氏は、こうした細胞地図が病気の仕組みを理解するうえで貴重な基盤になると強調します。細胞レベルで健康な状態を正確に把握できれば、どこから正常と異常が分かれ始めるのかを、より早く、より正確に捉えられるようになるからです。

同じく運営委員を務めるムズリファ・ハニファ氏は、人間の発生過程を理解することは、先天性疾患や小児期に発症する病気だけでなく、大人になってから現れる病気を理解するうえでも重要だと指摘します。発生のときに働く仕組みが、後年の病気で再び現れることがあるためです。

読者にとっての意味：医療の未来を先取りする視点

今回の成果は、すぐに診察室や日常生活が変わるタイプのニュースではありません。しかし、人間の体を細胞レベルで理解することは、将来の診断法、治療法、さらには病気を未然に防ぐ予防法の土台になります。

自分の体がどのような細胞でできていて、それぞれがどのように連携しているのか。Human Cell Atlas のような国際プロジェクトは、その問いに答えようとする長期的な取り組みです。ニュースとして追いかけることで、医療やライフサイエンスの議論に参加する視点もアップデートされていきます。

数年後、病院で受ける検査や、AIを活用した新しい治療法の背景には、今回紹介したような「細胞地図」の知見が当たり前の前提として組み込まれているかもしれません。今のうちから、その変化の方向性を一緒に押さえておきたいところです。

Reference(s):

Scientists announce progress toward ambitious atlas of human cells

cgtn.com