白髪の原因となる生体細胞のメカニズムが解明された

masapoco
投稿日
2023年4月20日 16:06
gray hair

テレビを観ていても、タレントが加齢に伴う白髪を隠すことが少なくなったように、白髪は受け入れられる傾向にあるが、やはり人によってはあまり見せたくないと考える、非常に目立つ老化の兆候であることに変わりはない。メラニンを生成する幹細胞(つまり色素タンパク質)が枯渇するメカニズムについては、多くの研究がなされているが、まだまだハッキリしないことが多いのが実状だ。

だが、ニューヨーク大学グロスマン校医学部の研究チームによる新たな研究により、私たちの紙が加齢と共に白髪になる仕組みについて、生物学的な新たな知見が得られた。その研究によると、メラニンを生成する幹細胞である、メラノサイト幹細胞(McSCs)が毛包に沿って移動することが、細胞の変化、ひいては色素沈着に重要な役割を果たしていることが判明したのだ。しかし、時間が経つにつれて、このシステムは崩壊し、細胞は一箇所に留まり、色を作り出すことができるタイプの細胞へと進化することができなくなるという。

「メラノサイト幹細胞(McSCs)のカメレオン様機能の喪失が、白髪や髪の色の喪失に関与している可能性があります」と、研究主任のMayumi Ito Suzuki氏(ニューヨーク大学ランゴンヘルス校 Ronald O. Perelman皮膚科および細胞生物学教室の教授)は述べた。

McSCsは加齢とともに大きな可塑性を示し、発育中の毛包の異なる区画間を移動するため、McSCsは成熟に影響を及ぼす様々なレベルのタンパク質シグナルにさらされる。

しかし、髪が老化し、抜け落ち、また生えてくると、McSCの数は膨れ上がり、毛包バルジと呼ばれる区画で「動けなく」なる。

「本研究は、メラノサイト幹細胞がどのようにして髪に色をつけるのかについての基本的な理解を深めるものです。新たに発見されたメカニズムは、メラノサイト幹細胞の同じ固定された位置が、人間にも存在する可能性を提起しています。もしそうなら、詰まった細胞が発育中の毛包区画間を再び移動できるようにすることで、ヒトの白髪を元に戻したり、予防したりする経路の可能性を示しています」と、研究責任者であるNYU Langone Healthのポスドク、Qi Sun氏は語っている。

それ以前に、研究者はWNTシグナルと成熟したMcSCsが色素を産生するための刺激とを関連付けた。生殖細胞区画の真上に位置する卵胞バルジ区画で「立ち往生」している幹細胞は、WNTシグナルへの曝露が何兆倍も少ないことが示された。

毛髪の成長-流出-再生サイクルを実証するために、研究者はマウスの毛髪を摘み取り、強制的に再生させた。その結果、毛包の膨らみに詰まったMcSCsは、強制的な老化サイクルに伴って15%から50%近くまで増加したことがわかった。そして、この細胞は再生することも、色素生産者に成熟することもできなくなった。一方、区画間を移動した細胞は、2年間の研究期間中、成熟を続け、色素を生成していた。

今回のマウスモデルでの発見は、加齢に伴う白髪を即座に解決するものではないが、白髪の進行を止める、あるいは逆転させるために、McSCsの動きを研究する道を開いたと言える。

ニューヨーク大学ランゴン校細胞生物学教室のIto教授は、「今回の発見は、メラノサイト幹細胞の運動性と可逆的な分化が、髪を健康で色よく保つための鍵であることを示唆しています」と述べている。

研究者らは現在、色素を再び生成するために、McSCsを生殖細胞区画に戻すための最適な方法を検証することを目指している。


論文

参考文献

研究の要旨

理由は不明だが、メラノサイト幹細胞(McSC)システムは他の成体幹細胞集団よりも早く破綻し、ほとんどのヒトやマウスで白髪になる。現在のドグマでは、McSCは未分化な状態で毛包ニッチに保存され、再生刺激の合図で移動する分化した子孫細胞とは物理的に隔離されているとされている。ここでは、ほとんどのMcSCsが、自己再生と成熟した子孫の生成の両方において、トランジット増幅状態と幹細胞状態の間を行き来することを示し、他の自己再生システムとは根本的に異なるメカニズムであることを明らかにした。ライブイメージングとシングルセルRNAシーケンスにより、McSCsは毛包幹細胞区画とトランジット増幅区画の間を移動し、局所的な微小環境(例えばWNT)の合図によって異なる分化状態に可逆的に移行することが判明した。長期的な系統追跡により、McSCシステムは、可逆的な変化を本質的に免れる予約幹細胞ではなく、むしろ復帰したMcSCによって維持されていることが示された。加齢に伴い、メラノサイトの子孫の再生に貢献しない、取り残されたMcSCsが蓄積される。これらの結果は、脱分化が恒常的な幹細胞の維持に不可欠であるという新しいモデルを明らかにし、McSCの可動性を調節することが白髪予防のための新しいアプローチになる可能性を示唆している。



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