ペサック・ベンソン著 • 2026年11月10日

エルサレム、2026年11月10日（TPS-IL） — イスラエルの研究者らは、生きた細胞が互いを引き寄せる力を生み出す、これまで認識されていなかったメカニズムを特定し、細胞が集団（クラスター）を形成する傾向がある理由について新たな説明の可能性を提示した。この発見は最終的に、科学者が実験室で代替組織を培養するためのより優れた方法を開発するのに役立ち、皮膚移植を必要とする重度火傷の患者や軟骨を損傷した人々に利益をもたらす可能性がある。

エルサレム・ヘブライ大学のアサフ・ゼメル博士は、隣接する細胞が互いに応じて牽引力を調整することで、どのように追加の引力を生み出すことができるかを示す数学モデルを開発した。この知見は、細胞が周囲の機械的力を感知して反応する以上のことを行っていることを示唆している。すなわち、その反応によって細胞同士を近づける力を生み出すこともできる。

これらの相互作用を理解することは、研究者が細胞を組織化された構造へと集合させる材料を設計するのに役立つ可能性がある。

細胞は細胞外マトリックスと呼ばれる線維のネットワークに囲まれており、これが構造的足場を提供し、機械的力を伝達している。細胞がこの物質を引っ張ると、隣接する細胞が受ける物理的環境が変化する。それらの細胞は結果として生じる変形を感知して自身の牽引力を調整し、それが今度は最初の細胞が受ける力に影響を与える。

細胞がこのような機械的相互作用を通じて情報を伝達していることは科学者の間で長年知られていたが、ゼメル博士は隣接する細胞が互いに応じて継続的に力を調整したときに何が起こるかを調べた。

彼の数学的解析により、この相互の調整が追加の短距離の引力相互作用を生み出すことが判明した。伸張に反応して細胞が牽引力を強めると、周囲の物質に生じる応力が細胞同士を引き寄せる傾向を示す。

「生きた細胞に関する問いが、分子物理学でおなじみの概念、すなわち外部の摂動に対する細胞の定型的な反応がどのようにして細胞間の普遍的な引力を生み出すのかという点につながることに惹かれました」とゼメル博士は述べた。

「細胞は分子よりもはるかに複雑で、能動的に周囲を感知し反応します。基本的な物理原理を生物学に導入することで、それらの反応が隣の細胞の牽引力をいかにして細胞同士を近づける力へと変え得るかを理解するのに役立ちます」と博士は付け加えた。

細胞が引き寄せ合う仕組み

このメカニズムは、物質を結合させる分子間の弱い引力であるファンデルワールス力に似ている。しかし、ゼメル博士のモデルにおける引力は、生きた細胞を取り囲む物質の変形と、それらの変化に対する細胞の能動的な反応から生じる。

このモデルは、柔らかい表面で培養された細胞がクラスターやネットワークを形成することが多く、硬い表面の細胞はより分散したままになる理由を説明するのにも役立つ可能性がある。

従来のモデルでは、細胞間の標準的な弾性相互作用は支持材料が中程度の硬さのときに最も強くなり、材料が非常に柔らかくなると弱まると予測されていた。新たに特定された引力は異なるパターンをたどり、周囲の材料が柔らかくなるほど強くなる。

このモデルはまた、細胞同士が近づくにつれて反発から引力へとシフトし得ることも予測している。長距離では全体的な機械的相互作用が反発的であっても、近距離では相互の調整によって引力が生み出される可能性がある。

査読付き学術誌『米国科学アカデミー紀要』（PNAS）に掲載されたこの研究は、生きた細胞を用いた実験ではなく数学的解析に基づいている。