日常動作や持久的活動に重要な「遅筋」培養筋肉の作製に成功

量子科学技術研究開発機構（理事長 小安 重夫) 高崎量子技術基盤研究所 先端機能材料研究部の濱口 裕貴 博士研究員、大山 智子 上席研究員、大山 廣太郎 主幹研究員、田口 光正 プロジェクトリーダー、東京都立大学（学長 大橋 隆哉）人間健康科学研究科 ヘルスプロモーションサイエンス学域の眞鍋 康子 教授、藤井 宣晴 教授らの研究グループは、体内の筋肉に近い環境で細胞を培養できるゲル材料を独自の放射線加工技術で開発することにより、「遅筋」の特性を持つ培養筋肉の作製に成功しました。

筋肉は、私たちの身体を動かし健康な生活を送るために欠かせない組織です。中でも遅筋は、姿勢や日常動作を支える重要な筋肉です。この遅筋が病気や不活動によって衰えると、姿勢の維持や長時間の活動が難しくなり、生活の質（QOL）が低下します。また、スポーツや転倒による遅筋の損傷も、自立した生活を困難にします。このような遅筋の衰えや損傷を予防したり、失った筋機能を取り戻したりするための薬剤や機能性食品、再生医療技術などの開発のためには、研究開発に利用できる「培養筋肉」が必要となります。しかし、従来の培養皿では遅筋の特性を持つ培養筋肉が作製できず、これらの研究開発に用いることは困難でした。これは従来のプラスチック製の培養皿が、体内の筋肉に比べて非常に硬く、体内の筋肉には無い平らな構造であることが原因であると本研究グループは仮説を立てました。

この仮説を検証するため、体内の筋肉の柔らかさと線維形状を模倣できるゲル材料を独自の放射線加工技術でそれぞれ開発し、その上で筋肉細胞を生育しました。その結果、筋肉と同程度の柔らかさに調整したゲルでは、従来の培養皿と比べて、遅筋で重要となる収縮運動やエネルギーを作り出すのに必要な遺伝子の発現量が上昇することを発見しました。一方、体内の筋線維の形状を模倣した凹凸構造を持つゲルは、筋肉細胞を筋線維のように整列させる効果を発揮しました。最終的に、筋肉の柔らかさと線維形状を同時に模倣したゲル上で、従来の培養皿では得られなかった、遅筋の特性を持つ整列した筋肉細胞の作製が初めて可能になりました。

この新しい遅筋モデルを用いることで、フレイルを予防・改善する薬剤の開発や、損傷した遅筋の治療法の研究開発がさらに進展することが期待でき、自立した生活を維持できる期間の延伸やQOLの向上といった健康長寿社会の実現に大きく貢献することが期待されます。

本研究成果は、2025年8月8日（日本時間）に国際科学誌「Scientific Reports」のオンライン版で公開されました。