ペサハ・ベンソン著 • 2026年7月2日

エルサレム、2026年7月2日（TPS-IL）– イスラエルの科学者たちは、人間の細胞をプログラム可能な「意思決定」システムに変換する方法を開発し、複数の生物学的シグナルを同時に評価してから応答できるようになりました。この画期的な進歩は、次世代の医療治療の開発を大きく前進させる可能性があり、そこでは設計された細胞が体内で病気を診断し、必要な時にのみ標的療法を配信します。

ヘブライ大学の研究者たちは、人間の細胞をプログラム可能な「意思決定」システムに設計する方法を開発しました。このシステムは、複数の生物学的シグナルを同時に処理して応答することができます。この進歩は、研究者たちがプログラム可能な生きた治療法と説明するものに一歩近づきました。

科学者たちは、病気を認識して自動的に応答できる細胞を設計することを長年求めてきました。しかし、従来の遺伝子回路は、複雑になるにつれて効率が低下する傾向があります。遺伝子「論理」の各層の追加は、生物学的なノイズを導入し、信頼性を低下させ、そのようなシステムを臨床使用にスケールさせることを困難にします。

博士課程の学生であるケレン・ロアス氏とリオール・ニッシム博士によって開発された新しいアプローチは、細胞の意思決定に必要な遺伝子ステップの数を減らすことによって、この制限に対処します。逐次反応の長い連鎖に依存するのではなく、このシステムはRNAトランススプライシングを使用します。これは、遺伝子メッセージの断片が結合される自然な細胞プロセスです。研究者たちは、これをコンパクトな生物学的プロセッサのように機能するエンジニアリングされた調節要素と組み合わせています。

遺伝子命令の処理方法を再構築することにより、このシステムは、細胞が一度に一つずつではなく、複数の生物学的シグナルを同時に評価することを可能にします。実際には、細胞は複数の条件を並行して評価し、正しい組み合わせが存在する場合にのみ応答するため、効率が向上し、必要な遺伝子コンポーネントの数が削減されます。

概念を実証するために、チームはコンピューターシステムの基本的な要素を模倣した生物学的デバイスを構築しました。これらには、二項演算を実行できる生物学的「全加算器」や、異なる入力信号を選択する生物学的「マルチプレクサ」が含まれていました。蛍光タンパク質を使用して、生きた細胞内の出力を視覚化し、研究者たちが設計された回路がリアルタイムで機能するのを観察できるようにしました。

このシステムには、組み込みの安全メカニズムも組み込まれています。細胞が無効または過負荷の構成を検出した場合、警告信号を生成します。研究者たちは、この機能が将来の実験的および治療的応用におけるエラーの特定と制御の改善に役立つ可能性があると述べています。

研究者たちは、このシステムはまだ実験段階であり、臨床設定ではまだテストされていないことを強調しました。

このアプローチは、標的がん治療に将来応用される可能性があります。そこでは、設計された細胞が、腫瘍関連シグナルの特定の組み合わせを認識するようにプログラムされ、治療応答を放出します。この条件付き活性化は、一部の従来の治療法と比較して、健康な組織への損傷を軽減するのに役立つ可能性があります。

免疫療法研究では、チームは、がん治療免疫細胞の活性を高めるタンパク質であるインターロイキン-15（IL-15）を産生するように細胞をプログラムしたシステムのバージョンを実証しました。将来の反復により、より正確な免疫活性化が可能になり、体内の他の場所での不要な刺激が制限される可能性があります。

別の潜在的な応用は、局所的な薬物送達です。薬物を全身に分配する代わりに、設計された細胞は内部センサーおよび生産ユニットとして機能し、それらの直接的な環境で特定の疾患状態が検出された場合にのみ治療分子を生成することができます。

研究者たちは、このアプローチは最終的に、生物学的な「コード」が生きた細胞に病気を診断および治療するように指示する、ソフトウェアにより似たように設計された医薬品の開発をサポートできると示唆しています。しかし、彼らはこの研究が実験的なままであることを強調しています。

この研究は、査読付きジャーナル『Nature Communications』に掲載されました。