皮膚が光って健康状態をお知らせ~表皮幹細胞を用いた生体バイオマーカーの連続的監視~

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2026-01-13 東京大学

東京都市大学、東京大学、理化学研究所、キヤノンメディカルシステムズの研究グループは、炎症性物質に反応して蛍光を発する表皮幹細胞を用い、皮膚そのものが体内状態を表示する「リビングセンサーディスプレイ」を開発した。炎症で活性化するNF-κB経路にEGFP遺伝子を組み込み、炎症性物質濃度に応じて24時間以内に蛍光強度が増す人工皮膚を作製。これを免疫不全マウスへ移植すると長期生着し、炎症性物質投与に合わせて蛍光が増減、採血なしに体内炎症を外部から連続モニタリングできることを実証した。皮膚の新陳代謝によりセンサー機能が維持され、複数回の応答も可能だった。受容体や配列を変更すれば他の分子にも拡張でき、在宅での高齢者・慢性疾患の長期管理や、ペット・家畜の健康監視への応用が期待される(現段階はマウスでの基礎研究で、ヒト応用には安全性・倫理面の検討が必要)。

皮膚が光って健康状態をお知らせ~表皮幹細胞を用いた生体バイオマーカーの連続的監視~
図1 皮膚で健康状態を検知する「リビングセンサーディスプレイ」の概略図

<関連情報>

長期的なバイオマーカーモニタリングのために皮膚に埋め込まれた生体センサーディスプレイ Living sensor display implanted on skin for long-term biomarker monitoring

Jun Sawayama,Makoto Takeo,Yuki Takayama,Miki Takase,Hoshimi Aoyagi,Aki Takimoto,Saki Mizutani,Maiko Onuki,Satoshi Ikeo,Shogo Nagata,Miho Ogawa,Koji Yano,Takashi Tsuji,Shoji Takeuchi & Hiroyuki Fujita
Nature Communications  Published:12 January 2026
DOI:https://doi.org/10.1038/s41467-025-67384-2

Abstract

This study introduces an approach to biomarker monitoring through the development of a “Living Sensor Display” implanted on the skin, designed for long-term, continuous tracking of biomarkers, such as inflammatory cytokines. By leveraging the natural high selectivity and sensitivity of keratinocyte stem cells (KSCs) to environmental stimuli, we genetically engineered these cells to express fluorescent proteins in response to specific biomarker signals, specifically TNF-α signalling. This innovation allows for the real-time, non-invasive observation, with the only invasive step being the initial implantation, of biomarker levels directly from the skin surface. We constructed tissue-engineered skin with genetically modified KSCs and transplanted it onto mice, where it successfully engrafted long-term, matured to mimic human skin structures, and responsively indicated the presence of TNF-α through visible fluorescence. This living sensor could repeatedly detect inflammatory responses induced by TNF-α and lipopolysaccharides, highlighting its potential for monitoring various physiological and pathological processes over extended periods. This Living sensor display holds promise for advancing health monitoring and disease prevention strategies by enabling continuous, sensitive, and specific in vivo biomarker tracking.

細胞遺伝子工学
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