幹細胞を電気刺激して新しい組織や臓器の成長を促進 (Zapping stem cells could boost growth of new tissues and organs)

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2025-12-03 ロイヤルメルボルン工科大学(RMIT)

RMIT大学の研究チームは、幹細胞の機能を「電気刺激(electrical stimulation)」によって制御し、損傷組織の再生能力を高める革新的手法を開発した。研究は、ナノ構造材料を用いて細胞に極めて弱い電気信号を安全に与える技術に基づき、幹細胞の分化・増殖・遊走といった再生医療に重要な性質を効率的に誘導できることを示した。電気刺激は薬剤や遺伝子操作より副作用が少なく、非侵襲的で制御性が高い点が利点である。実験では、刺激を受けた幹細胞が骨・神経・筋組織の形成に関連するマーカーを通常より高いレベルで発現し、組織修復の促進が確認された。研究者はこの技術が、創傷治癒、骨折治療、神経障害の回復など幅広い医療応用につながる可能性を強調している。将来的には、ウェアラブル医療デバイスやインプラントと組み合わせ、個別化した再生治療プラットフォームの開発が期待される。

幹細胞を電気刺激して新しい組織や臓器の成長を促進 (Zapping stem cells could boost growth of new tissues and organs)
Custom-built device with electrodes for applying varied electrical signals to stem cells in culture. Credit: Will Wright, RMIT University

<関連情報>

幹細胞バイオメカニクスのライブ定量特性評価 Live Quantitative Characterization for Stem Cell Biomechanics

Kaiwen Zhang, Chayla L. Reeves, Joseph D. Berry, Kate E. Fox, Aaron Elbourne, Amy Gelmi
Advanced Materials Interfaces  Published: 04 September 2025
DOI:https://doi.org/10.1002/admi.202500403

Abstract

In this study, the novel use of high-resolution force-curve imaging is demonstrated using Atomic Force Microscopy (AFM) to continuously map topographical and biomechanical changes in individual bone marrow-derived hMSCs simultaneously with chemical stimulation. The cell’s effective stiffness, quantified as Young’s modulus, is largely determined by the cytoskeletal structure within the individual cell. Chemical treatments that modulate cytoskeletal dynamics induced measurable changes in the effective stiffness, reflecting changes in cytoskeletal components such as the actin and microtubule networks. Cytochalasin D, blebbistatin, and nocodazole all reduced the effective stiffness of the cells, while colchicine increased the effective stiffness, and this is quantified across whole cells and individual actin fibers over a 200 min period. Performing these measurements continually enabled a temporal analysis of distinct locations and features across the cell with a high degree of spatial confidence.

細胞遺伝子工学
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