肺には「担当エリアを越えて助けに行く」幹細胞がいた
肺の中は、大きく分けると空気を運ぶ「気道」と、酸素と二酸化炭素を交換する「肺胞」という二つの領域からできています。これまで、それぞれの場所には独自の幹細胞があり、傷ついたときには主に同じ領域の細胞が修復を担うと考えられてきました。
肺胞で重要な役割を持つのが、肺胞II型細胞（AT2細胞）です。AT2細胞は自分自身を増やせるほか、ガス交換を担う肺胞I型細胞へ変化できることから、肺胞を維持する幹細胞として知られています。
一方、細気管支では「クラブ細胞」などが傷ついた上皮を修復します。これまでの研究では、気道側の細胞が重い損傷時に肺胞へ移動し、修復に参加することは報告されていました。
では、その逆は起こるのでしょうか。肺胞にいるAT2細胞が自分の領域を離れ、傷ついた気道まで移動する可能性です。
2026年10月7日、『Nature』に掲載された研究で、中国科学院などの研究グループは、この疑問をマウスで詳しく調べました。その結果、肺胞のAT2細胞が損傷した細気管支へ移動し、気道を構成する細胞へ姿を変えて修復に参加することを明らかにしました。
肺の各領域が完全に独立して修復されるのではなく、必要なときには「隣の領域から応援が来る」。肺が持つ再生能力を考え直す発見です。
細胞に色を付け、「どこから来たのか」を追跡する
今回の研究で大きな課題だったのが、本当にAT2細胞が気道へ移動したのかを証明することでした。
AT2細胞の近くには、肺胞と細気管支の境界に存在する別の幹細胞もあります。従来の追跡方法では両者を完全に区別できず、「気道を修復した細胞が本当にAT2細胞なのか」という問題が残っていました。
そこで研究チームは、二つの遺伝子組換えシステムを組み合わせた系譜追跡法を開発しました。特定の細胞だけに蛍光色を付け、その細胞と子孫が時間とともにどこへ移動し、何に変わったのかを追跡する方法です。
さらに、一つの方法だけに頼らず、複数の異なるAT2細胞追跡モデルを使って結果を確かめました。気道のクラブ細胞を傷つける二つの方法も使い、再生過程を観察しています。
すると、損傷後にAT2細胞が肺胞から細気管支へ入り込みました。
ある実験系では、修復によって新たに生まれたクラブ細胞の77.42±4.71％がAT2細胞に由来していました。
さらに、クラブ細胞、肺胞と気道の境界にいる幹細胞、AT2細胞という三つの集団を同じ条件で比較した実験では、損傷4週間後に再生したクラブ細胞の52.35±7.09％がAT2細胞由来でした。
つまり、重い気道損傷が起きたとき、AT2細胞は単なる補助役ではなく、再生を担う主要な細胞源の一つになっていました。
免疫細胞の「助けて」という合図で肺胞から移動する
AT2細胞が傷ついた場所へ移動できるとしても、どこが損傷しているのかをどのように知るのでしょうか。
研究チームが突き止めた手がかりが「SPP1」というたんぱく質です。
気道が傷つくと、免疫細胞が損傷部位へ集まります。その免疫細胞からSPP1が放出され、傷ついた細気管支の周囲に濃度の差が作られます。AT2細胞にとって、目的地を知らせる道しるべのように働く仕組みです。
AT2細胞の表面には、ITGB1という受容体があります。細胞はこのITGB1を使ってSPP1の信号を受け取り、損傷した気道の方向へ移動していました。
実際にSPP1やITGB1の働きを妨げると、AT2細胞が細気管支へ移動する能力は低下しました。
細胞は主に、肺胞と細気管支の境界を通って移動していました。一部は、損傷によって生じた細気管支壁の通路を通るルートも利用していました。
つまり肺の修復では、幹細胞だけが単独で働くわけではありません。傷ついた場所へ集まった免疫細胞が信号を出し、それを幹細胞が受け取って移動するという、複数の細胞による連携が起きていたのです。
再生医療を考えるうえでも、この「幹細胞を増やす」だけではない視点は重要です。幹細胞を必要な場所へ導く周囲の環境まで含めて、組織の再生が成り立っていることを示しています。
到着したAT2細胞は、気道の細胞へ「転職」する
傷ついた気道へ到着したAT2細胞は、そのまま肺胞細胞として存在し続けたわけではありません。
周囲から新たな信号を受け取り、気道を構成する細胞へ性質を変えていきました。このように、ある成熟した細胞が別の種類の細胞へ変化することを「分化転換」と呼びます。
特に重要だったのが「Notch」という情報伝達の仕組みです。
AT2細胞が細気管支へ到着すると、周囲に残っている線毛細胞からNotchの信号を受けます。その結果、AT2細胞はCLDN4という分子を持つ中間的な状態を経て、クラブ細胞へ変化しました。
Notchの働きを止めると、AT2細胞は損傷部位へ到達してもクラブ細胞へ十分に変化できませんでした。反対に、AT2細胞でNotchを活性化すると、培養実験ではクラブ細胞への変化が促進されています。
さらに、一度クラブ細胞になったAT2由来細胞は一時的な代用品ではありませんでした。
研究では、損傷から6カ月後にもAT2由来の細胞が気道に残っていました。遺伝子の働き方やDNA周辺の制御状態も、本来の気道細胞に近い状態へ変化していました。
再び気道を傷つけると、AT2由来のクラブ細胞が増殖し、線毛細胞へ変化して再度修復に参加する様子も確認されました。
肺胞の細胞が一時的に穴を埋めるのではなく、気道側の細胞として新しい役割を引き受けていたことになります。
COPDや喘息の治療へ直結する研究ではない
この成果から、すぐに「肺胞幹細胞を使えば傷ついた気道を再生できる」と考えることはできません。
今回の研究はマウスを使った基礎・前臨床研究です。患者へAT2細胞を投与した研究でも、肺疾患に対する治療効果を確認した臨床試験でもありません。
原著論文では、慢性閉塞性肺疾患（COPD）、喘息、肺炎、気管支拡張症などでは気道上皮の損傷が問題になることに触れています。しかし、今回確認された再生機構が、これらの患者でも同じように働くことを示したわけではありません。
特に重要なのが、マウスと人では肺の構造に違いがある点です。
研究者ら自身も、AT2細胞が気道へ移動してクラブ細胞へ変化する仕組みが、人の肺にもそのまま存在するかはまだ分からないとしています。
また、SPP1やNotchの働きを強めればよいという単純な話でもありません。これらのシグナルは肺以外の多くの細胞にも関係しており、過剰に操作すれば別の影響が出る可能性があります。
今回明らかになったのは治療法ではなく、「肺自身がどのように修復するのか」という仕組みです。
その仕組みを正確に理解することが、将来的に体内の幹細胞を利用した治療や、細胞を目的の場所へ誘導する再生医療を考えるための土台になります。
幹細胞を「移植する」だけでなく、体内の再生力を引き出す未来へ
再生医療というと、培養した幹細胞を体へ移植する方法がまず思い浮かびます。しかし、人の体にはもともと各組織を修復する幹細胞が存在しています。
今回の研究が示したのは、その細胞が従来考えられていた「担当範囲」を越えて働ける可能性です。
AT2細胞は肺胞を維持するだけでなく、深刻な気道損傷が起きると免疫細胞からのSPP1シグナルを頼りに移動し、到着後にはNotchシグナルを受けて気道細胞へ変化しました。
これは、再生の仕組みを「どんな幹細胞があるか」だけで考えるのではなく、「どこへ移動するのか」「周囲からどの信号を受けるのか」「何の細胞へ変わるのか」まで含めて理解する必要があることを示しています。
将来的には、細胞そのものを外から補うだけでなく、体内に残っている幹細胞を適切な場所へ動かし、本来持っている再生能力を引き出す治療戦略につながる可能性があります。
もちろん、そのためにはまず人の肺でも同じAT2細胞の動きが存在するかを確認する必要があります。慢性的に傷ついた肺でも再生能力が残っているのか、どの段階の病気なら利用できるのかという課題もあります。
それでも、「肺胞の幹細胞は肺胞だけを修復する」という従来の境界を越えた今回の発見は、肺再生研究の見方を広げる成果です。
幹細胞を移植する再生医療と、体内に存在する幹細胞の力を引き出す再生医療。その両方を考えるうえで、肺がもともと備えている柔軟な修復能力の解明は重要な一歩になるでしょう。
[出典]
Nature
Alveolar stem cells transdifferentiate to drive bronchiolar regeneration
Nature Research Briefing
Alveolar stem cells go beyond making gas-exchange cells to repair damaged airways
Medical Xpress
Mouse lung stem cells switch identities to help repair damaged airways
PubMed
Alveolar stem cells transdifferentiate to drive bronchiolar regeneration
