医学情報 | 幹細胞は外傷性脳損傷を修復できるのか？

はじめに

外傷性脳損傷（TBI）は、人の生活の質を大きく変えてしまう可能性がある、非常に深刻な病気の一つです。交通事故、転倒、スポーツでのけが、頭部への激しい打撃など原因はさまざまですが、脳の外傷は、認知機能の低下から運動機能の障害、記憶障害、感情の変化まで、実に幅広い症状を引き起こすことがあります。従来、TBIの治療は症状の管理やリハビリテーション、重症の場合には外科的手術に重点が置かれてきました。しかし、もし脳そのものを治せる方法があるとしたらどうでしょうか。体の修復役ともいわれる「幹細胞」によって、脳の損傷を修復できる可能性はあるのでしょうか。

再生医療の発展に伴い、幹細胞治療は脳のけがを含む幅広い病気の回復を助ける可能性があるとして注目されています。外傷による脳の損傷を幹細胞で実際に修復できるのかという問いは、研究者、医師、そして患者さんの間で、期待と懐疑の両方を生んでいます。確立された根治療法にはまだ至っていないものの、現在進行中の研究や臨床試験によって、その可能性が少しずつ明らかになってきています。

本記事では、幹細胞の仕組み、脳の損傷修復にどのように役立ち得るのか、そしてこの分野の現在地について解説します。さらに、脳損傷からの回復における幹細胞治療の将来展望と、外傷性脳損傷（TBI）でお困りの患者さんにとってそれがどのような意味を持つのかもお伝えします。

脳外傷とその影響を理解する

人間の脳は、全身の働き、思考、感情を司る非常に複雑な臓器です。脳は、互いに連絡を取り合う神経細胞（ニューロン）の精緻なネットワークで構成され、単純な反射から高度な思考や記憶に至るまで、さまざまな働きを担っています。脳が衝撃や外力によってダメージを受けると、さまざまな種類のけがや障害が生じることがあります。

外傷性脳損傷（TBI）は、外から加わる力によって脳が損傷する状態を指します。これにより、神経細胞や脳の重要な構造が伸びたり、裂けたり、破壊されたりすることがあります。損傷の部位や程度によって影響は異なり、頭痛やめまいといった軽い症状から、麻痺、言葉が出なくなる（失語）、あるいは意識が戻らない状態が長く続く（植物状態）などの重い結果に至ることもあります。

体のほかの組織と違い、脳が自力で回復できる力には限りがあります。脳の主要な細胞である神経細胞（ニューロン）は、一度傷つくと元どおりに増えたり再生したりするのが難しいため、脳は完全な修復が難しく、多くのTBI患者さんで認知機能・身体機能・感情面に長期的な障害が残ることがあります。脳の再生に有効な治療が十分に確立されていないことから、研究者は幹細胞の活用など、革新的な治療法の可能性を探っています。

幹細胞とは何か、どのように働くのか？

胚性幹細胞

幹細胞は、さまざまな種類の細胞へと姿を変えられる特別な細胞です。神経細胞、血液細胞、筋細胞などに分化する可能性を持っています。この性質（多能性／多分化能）は、再生医療にとって非常に価値があります。

幹細胞にはいくつかの種類があり、脳損傷を含むさまざまな状態の治療に期待されています。

胚性幹細胞（ESC）: 体のほぼあらゆる細胞になれる多能性をもつ幹細胞です。再生能力の高さから広く研究されていますが、ヒト胚の利用をめぐる倫理的な懸念により、臨床での応用は限定的です。
人工多能性幹細胞（iPSC）: 皮膚や血液などの成体細胞を、多能性をもつ状態に再プログラミング（初期化）した細胞です。倫理面の問題が少ない一方で、ESCに近い再生能力を示し、脳の修復をめざす研究で有望視されています。
間葉系幹細胞（MSC）: 骨髄、脂肪、臍帯血などの組織に存在する多分化能の幹細胞です。炎症を抑え、組織の治癒を促す働きがあるため、脳外傷を含むさまざまな損傷の治療で期待されています。
神経幹細胞（NSC）: 神経系にあるさまざまな細胞（ニューロン［神経細胞］、アストロサイト、オリゴデンドロサイト）へ分化できる、特化した幹細胞です。脳や脊髄に本来存在し、脳損傷の治療に大きな可能性があります。

幹細胞を注射や外科的な移植で体内に導入すると、傷ついた部位に集まり、必要な細胞へと分化して、失われた組織の再生を助けます。これは脳外傷の患者さんにとって特に期待される方法で、症状を和らげるだけでなく、脳の根本的な損傷を修復できる可能性があるためです。

幹細胞は、外傷による脳の損傷をどのように修復するのでしょうか？

脳損傷の治療に幹細胞を用いる考え方は、損傷した脳組織を修復・置き換え・再生する力に着目しています。では、外傷性脳損傷（TBI）の場合には、実際にどのように働くのでしょうか。

神経新生：幹細胞は、電気信号を伝える役割を持つ脳細胞であるニューロン（神経細胞）へ分化できます。新しいニューロンを作り出すことで、失われたり傷ついた脳細胞を補い、脳機能の回復に役立つ可能性があります。
炎症の軽減：脳外傷の直後には、炎症が起こり、それがさらに脳組織の障害を広げてしまうことがあります。特に間葉系幹細胞（MSC）は、抗炎症作用で知られています。炎症を抑えることで、さらなる損傷から脳を守ることが期待されます。
損傷組織の修復：幹細胞は、成長因子やタンパク質を分泌して、脳の損傷組織の修復・再生を助けます。これには、外傷で傷ついた可能性のある血液脳関門の修復や、損傷部位の治癒を促すことが含まれます。
シナプス結合の改善：脳損傷の後は、ニューロン間の連絡経路が乱れがちです。幹細胞は新しいシナプス結合の形成を促し、脳のさまざまな領域間の情報のやり取りを回復させ、認知機能や運動機能の改善に役立つ可能性があります。
神経可塑性の促進：神経可塑性とは、新しい神経回路を作ることで脳が自らの働きを再編成する力のことです。幹細胞はこの過程を支え、失われた機能を補えるよう脳が適応するのを助けます。特に外傷性脳損傷後のリハビリテーションで有用と考えられます。

研究では何がわかっているのでしょうか？

間葉系幹細胞

脳損傷に対する幹細胞治療は大きな可能性がある一方で、まだ比較的新しい研究分野です。前臨床研究（主に動物を対象とした研究）では、幹細胞が脳損傷の予後を大きく改善し得ることが示されています。例えば、間葉系幹細胞を用いて治療した動物モデルでは、脳の損傷が減り、運動機能が改善し、失われた認知機能が回復することも報告されています。

人を対象とした臨床試験はまだ初期段階ですが、前向きな結果も出ています。外傷性脳損傷後に幹細胞の投与（注射）を受けた患者さんでは、認知機能や運動機能、全体的な回復の改善がみられたという報告があります。例えば、UCLA（カリフォルニア大学ロサンゼルス校）が実施した小規模な臨床試験では、患者さん自身の骨髄由来の幹細胞を用い、脳の画像検査所見や機能回復に良い影響が確認されました。

とはいえ、研究の多くはまだ始まったばかりで、乗り越えるべき課題も少なくありません。たとえば、脳損傷のタイプごとに最も効果的な幹細胞の種類を見極めること、体内への最適な投与方法（届け方）を確立すること、そして安全性に関する懸念への対処です。安全性では、腫瘍ができてしまうリスク（腫瘍形成）や、細胞が意図しない別の種類に分化してしまうこと（誤った分化）などが問題になります。

課題と限界

大きな可能性が期待される一方で、脳損傷の治療に幹細胞を広く用いるには、いくつもの大きな課題があります。主なハードルは次のとおりです。

脳損傷の複雑さ：脳は、何百万ものニューロン（神経細胞）と精巧な情報伝達ネットワークからなる、非常に複雑な臓器です。外傷による損傷を修復するには、失われた細胞を単に置き換えるだけでは不十分で、神経のつながりを回復し、神経回路を再構築し、長期的な治癒を促す必要があります。
幹細胞の投与・送達：脳の損傷部位に幹細胞を確実に届けることも課題です。血液脳関門（脳を有害物質から守る仕組み）の存在により、幹細胞が影響を受けた領域にたどり着くのが難しくなります。この障壁を乗り越えるため、研究者たちは、脳への直接注入やナノ粒子を用いる方法など、さまざまな投与法を検討しています。
倫理面と安全性の懸念：幹細胞、特に胚性幹細胞の利用には倫理的な課題が伴います。さらに、腫瘍ができる可能性（腫瘍形成）や異常な細胞増殖などを含め、幹細胞治療の長期的な安全性についての懸念もあります。

脳損傷回復における幹細胞の未来

脳損傷に対する幹細胞治療は、いまだ研究段階にありますが、大きな可能性を秘めています。進行中の研究と技術の進歩により、今後は、より効果的で、より多くの方が受けられる治療へと進化していくと期待されています。幹細胞への理解が深まるにつれて、より標的を絞った精密な治療が開発され、脳損傷の患者さんに現実的な希望をもたらすかもしれません。

Seoul Yes 病院では再生医療を専門としており、幹細胞研究の最新動向を継続的に追っています。幹細胞治療による脳の完全な修復は現時点では実現していませんが、将来は有望です。私たちは、患者さんの機能回復と生活の質の向上に役立つよう、最先端で、科学的根拠に基づいた治療の提供に取り組んでいます。

まとめ

まとめとして、幹細胞治療は、外傷によって生じた脳の損傷を修復するための有望な選択肢です。現時点では、幹細胞で脳機能のすべてを完全に回復できる段階には至っていませんが、研究は着実に前進しています。幹細胞には、失われた脳細胞を置き換えるだけでなく、神経可塑性（脳が回復・適応する力）を高め、炎症を抑え、長期的な回復を促す可能性があります。科学が進歩するにつれて、幹細胞治療は将来的に、外傷性脳損傷の治療でますます重要な役割を果たすと期待されます。

ご本人やご家族が外傷性脳損傷を負われた場合は、再生医療を含む最新の治療選択肢に精通した医療チームに相談することが大切です。幹細胞治療は今も発展途上ではありますが、Seoul Yes 病院のような医療機関が、先進的で患者さんのニーズに合わせた個別化ケアを提供し、この分野をリードしています。