樂敦製藥株式會社（總公司：大阪市，社長：瀬木英俊）透過與東京女子醫科大學 先端生命醫科學研究所 清水達也教授的共同研究，成功建構出能自主重現生物皮膚所具有的複雜「細胞多樣性」的次世代血管附屬人工皮膚。 在此模型中，成功培養了傳統培養方法難以維持的、生物皮膚特有的纖維母細胞及血管周皮細胞樣的細胞群，並獲得了接近生物體的皮膚屏障功能與彈性。此外，也闡明了維生素C透過血管周圍細胞改善皮膚老化跡象的部分機制。此次的成果，可望作為替代動物實驗的倫理且高精度的評估系統，加速次世代護膚產品及醫藥品的開發。 本研究成果已刊登於線上科學雜誌《EMBO Reports》（4月1日發行）。

圖１．透過附加血管，開發出高度重現人類真皮間質細胞多樣性及其功能的人工皮膚。

１．研究成果重點

◆透過與血管內皮細胞的共同培養，開發出重現了與生物體相同真皮細胞多樣性的人工皮膚。

◆發現藉由產生細胞多樣性，可提升皮膚的屏障功能與肌膚彈性。

◆發現在具有細胞多樣性的皮膚中，維生素C改善皮膚屏障功能與肌膚彈性的效果會被增強。

２．研究背景

皮膚を構成する細胞は表皮角化細胞、真皮線維芽細胞など、その形や機能によって大まかに分類されてきました。近年、単一細胞遺伝子発現解析などの技術が発達した結果、同種に分類された細胞１つ１つには個性と言えるような機能や性質の差が存在することが明らかになりました。興味深いことに、老化とともに真皮の間葉系細胞の個性が失われることが明らかになり、肌の老化や疾患の重要な因子と考えられはじめています。しかし、従来の細胞培養技術では、こうした細胞の多様性を再現、分析できないために、老化との関連性の証明やケア理論の構築が困難でした。さらに、世界的な動物実験削減の流れを受け、生体の複雑さを模倣できる高度な代替試験法が求められています。

そこで本研究では、細胞の多様性維持に血管が重要な役割を果たすと考え、血管付属人工皮膚を構築することで人間の細胞多様性を再現した人工皮膚モデルの構築に着手しました。更に、人工皮膚における血管の有無を比較することで、血管に支えられた細胞多様性が皮膚にどのような影響を与えるのかについて調べました。

３．結果

・透過導入血管內皮細胞，建構重現真皮間質細胞多樣性的人工皮膚

一般的人工皮膚是由表皮角質細胞和真皮纖維母細胞兩種細胞組成的表皮與真皮雙層模型。首先，研究團隊使用表皮角質細胞、真皮纖維母細胞、以及源自臍帶的血管內皮細胞這三種細胞，建構了具有血管結構的人工皮膚模型（圖１）。接著，針對所建構的人工皮膚中包含的細胞進行單細胞RNA定序分析，以評估真皮中細胞的性質與多樣性。生物體人類皮膚的真皮中含有具多樣性的纖維母細胞與血管周皮細胞，但在研究用途中，將這些細胞進行平面培養後，其多樣性會喪失。另一方面，確認了所建構的人工皮膚中，纖維母細胞與血管周皮細胞的多樣性分佈模式，與生物體人類皮膚的模式極為相似（圖２）。此結果顯示，三維環境以及血管與皮膚細胞間的交互作用，在重現過去被認為很困難的纖維母細胞與血管周皮細胞的細胞異質性方面，扮演著重要的角色。

圖２．透過單細胞RNA定序比較人類皮膚與人工皮膚的真皮間質細胞多樣性

・透過導入血管內皮細胞，改善皮膚屏障功能與真皮彈性

接著，比較了有人工血管與否的人工皮膚其功能性。結果顯示，在肌膚保濕屏障功能、對透明感等扮演重要角色的更新功能，以及與皺紋、鬆弛相關的肌膚彈性方面，皆因附加血管而獲得改善（圖３）。

圖３．導入血管對人工皮膚模型功能性的改變

・維生素C改善更新、提升肌膚彈性的作用，在血管附屬人工皮膚中被增強

此外，還比較了有人工血管與否的人工皮膚對維生素C的反應性。結果確認，在肌膚保濕屏障功能、對透明感等扮演重要角色的更新功能，以及與皺紋、鬆弛相關的肌膚彈性方面，附加血管會增強維生素C的有效性（圖４）。

圖４．導入血管對人工皮膚模

４．未來展望

本研究闡明了，血管內皮細胞的存在會誘導纖維母細胞的多樣性，並在維持皮膚結構與功能、以及對藥物的反應性上扮演決定性的角色。本研究暗示了存在一種透過血管的發育或退化來控制皮膚老化與疾病的機制，並支持了著重於血管的全新護膚理論。

此外，我們認為，所開發的人工皮膚模型由於展現出比傳統模型更接近人類皮膚的生理反應，因此在探索如改善皺紋、鬆弛等高功能護膚成分，或在評估醫藥品的安全性與有效性時，可成為替代動物實驗的有力工具。

論文資訊

＜標題＞ The heterogeneity of dermal mesenchymal cells reproduced in skin equivalents regulates barrier function and elasticity

＜作者名＞ Shun Kimura, Sachiko Sekiya, Sawa Yamashiro, Tetsutaro Kikuchi, Masatoshi Haga, & Tatsuya Shimizu

＜雜誌＞ EMBO Reports

＜DOI＞ https://doi.org/10.1038/s44319-026-00757-w

用語說明

※1　 單細胞RNA定序 (Single-cell RNA sequencing)

這是一種使用次世代定序儀，全面性地調查單一細胞內所含的全部mRNA，即基因表現全貌的方法。一般的RNA定序是從樣本中所有細胞提取mRNA來調查基因表現量，因此只能得知細胞群體的平均基因表現。在單細胞定序中，可以調查可稱為細胞「個性」的個別基因表現差異，透過此技術，已發現看似同種的細胞中，部分細胞群體在控制各種生命現象中扮演著重要角色。

※2　免疫組織學分析法

這是一種利用能與特定蛋白質結合的抗體，將組織中目標蛋白質染色並使其可視化的方法。在本研究中，使用了針對真皮主要成分的第一型膠原蛋白、血管內皮細胞特有的CD31、以及伴隨更新而在細胞增殖中的表皮角質細胞中存在的Ki67等蛋白質的抗體，來調查組織狀態與皮膚功能的變化。

FACT BOX · 重點整理

  • 來源：PR TIMES
  • 分類：研究開発