イギリスのノッティンガム大学(University of Nottingham)を中心とする研究によって、歯の表面に塗るだけでエナメル質(歯の表面の硬い層)を再生させる新しいタンパク質ジェルが開発されました。
再生したエナメル質は硬さや耐久性といった機械特性が約9割前後まで回復し、日常生活における歯磨き・咀嚼・酸への耐性試験でも安定性が確認されました。
通常、エナメル質は一度失われると自然には戻らず、エナメル質を失った歯は虫歯に脆弱になります。
しかしエナメル質を常に完璧に再生・維持されれば、理論上は虫歯はほぼゼロに近づくでしょう。
果たして、このジェルによって「虫歯で歯を削る治療」は過去のものになるのでしょうか?
研究内容の詳細は2025年11月4日に『Nature Communications』にて発表されました。
目次
なぜ歯のエナメル質再生は難しかったのか?「唾液を活用する」エナメル再生ジェルの仕組みエナメル再生ジェルの可能性と限界
なぜ歯のエナメル質再生は難しかったのか?
なぜ歯のエナメル質再生は難しかったのか? / Creditr:ライオン歯科衛生研究所
「虫歯で失った歯が元に戻ったらいいのに」──とは誰もが思うことでしょう。
虫歯治療のために歯を削られたり抜かれたりするのは誰にとってもつらいものです。
しかし、それは歯の表面を守るエナメル質が一度失われると
...more二度と元には戻らないからに他なりません。
歯のエナメル質はまさに歯を覆う鎧(よろい)のように硬く頑丈な組織ですが、血管も細胞も含まないため骨のように自力で再生することができないのです。
このエナメル質が損なわれると様々な問題が生じます。
例えばエナメル質が酸で溶け出すと内部の象牙質が露出し、冷たい物がしみる知覚過敏の原因になります。
またエナメル質が薄くなると虫歯が進行しやすくなり、放置すると歯に穴が空いてしまいます。
実際、エナメル質の劣化や虫歯による歯の問題は世界人口の約半数が抱える非常に身近な課題で、一度進行すれば最終的には歯の喪失や感染症リスクにもつながりかねません。
一方で、虫歯は口の中の細菌が食べ物に含まれる糖分を分解して酸を出し、その酸がエナメル質を溶かすことで始まります。
つまり、虫歯のスタート地点は常にエナメル質が酸で溶けて崩壊することです。
もし常にエナメル質を速やかに再生できるなら、酸でエナメル質が溶けるよりも早く、あるいは同じ速度で修復が起きることになり、歯に穴が開く前にその穴が埋まるわけで理論上、虫歯はほぼ防ぐことが可能になるはずです。
ところが先にも述べたようにエナメル質は自然には再生しないため、「削って詰める」以外に有効な治療法がなく、フッ素塗布など現在の対策も表面を一時的に補強する応急的な方法にとどまっています。
そのためエナメル質を人工的によみがえらせることは、科学者たちにとって長年の夢でした。
ただその夢の実現には大きな困難がありました。
では、成長期にはどのようにエナメル質が作られていたのでしょうか?
ポイントはエナメル質を並べるための「足場」にあります。
成長期に新たな歯が作られるとき、エナメル質形成タンパク質(アメロゲニン)が足場になり、そこにカルシウムやリン酸が引き寄せられてエナメル質の結晶がびっしりと密集した硬い層が出来上がります。この足場があるおかげで、エナメル質の結晶はきれいに一方向に並び、硬くて丈夫な構造になるのです。
しかし成長期が終わるとアメロゲニンは酵素によって段階的に分解され、足場がなくなるためエナメル質は損傷しても新たな結晶を形成できません。つまり「陶器の職人」がいなくなった状態です。
そこで研究者たちは発想を逆転させました。「それなら人工的にエナメル質の足場を作ってやればいい!」──失われた職人の代わりに、新たなタンパク質の足場を歯に供給すれば、もう一度エナメル質の結晶を成長させられるかもしれないと考えたのです。
本当に足場を用意するだけでエナメル質の再生はできるのでしょうか?
「唾液を活用する」エナメル再生ジェルの仕組み
エナメル質の再生を求めて研究者たちはまず、エナメル質形成の仕組みを模倣した画期的なタンパク質ジェルを開発しました。
このジェルは一見すると歯医者さんで使うフッ素塗布剤のようですが、中身は全く新しいものです。
ジェル自体はフッ素を含まず、代わりにエナメル質を育てるタンパク質(アメロゲニン)の働きを模倣する分子でできています。
歯の表面に塗るとすぐに薄い被膜状に広がり、細かな傷や穴を埋めるように歯質に浸み込みます。
この薄い被膜こそが人工の「足場」です。
しかし足場だけでは、エナメル質の材料となるミネラル(カルシウムやリン酸)がなければ結晶は成長できません。
そこで新しいタンパク質ジェルには、唾液に含まれるカルシウムイオンやリン酸イオンを自然に引き寄せるしくみが組み込まれました。
タンパク質ジェルの準備が整うと、次に研究者たちは本物の歯を使った実験を行いました。
ヒトの歯のサンプルを用い、表面のエナメル質を人工的に一部溶かしたうえで標準的な清掃と酸処理ののちにジェルを塗布し、人工唾液に浸して経過を観察しました。
すると、わずか10日〜2週間程度で失われていた部分に新しいエナメル質の結晶が成長しました。
再生したエナメル質の結晶は下地のエナメル質と同じ方向に並び、一体化するように結合していました。
これは、ジェルが作る足場が下地の結晶と同じ並び(結晶の方向)を再現したためです。
そのおかげで再生部分も含めて歯の表面が滑らかに埋まり、見た目にも機能的にも健康なエナメル質が蘇ったといえます。
左はエナメル質が溶けている状態、右はエナメル質が再生した状態 / Credit:Biomimetic supramolecular protein matrix restores structure and properties of human dental enamel
左の画像は酸でエナメル質が溶けて、結晶がボロボロになった状態ですが、右の画像では2週間のジェル処置後にエナメル質の結晶が林のように垂直方向へ整然と伸びているのがわかります。こ
うして結晶がきれいに並んで埋まったことで、エナメル質の強度と構造がほぼ元通りに回復したのです。
では、その再生エナメル質の性能(硬さや耐久性)は本物といえるのでしょうか?
研究チームは再生後の歯にさまざまな試験を行いました。
歯磨き・咀嚼(そしゃく)・酸への曝露など、日常生活とほぼ同じ条件の摩耗試験を実施したところ、再生したエナメル質はまるで健康な天然エナメル質と同じように安定していました。
さらに硬さや摩擦係数、耐摩耗性の測定でも、処置前にスカスカだった歯が処置後には主要な指標で健常歯に近い値(約9割前後)を示しました。
つまり見た目だけでなく、物理的な強度まで天然のエナメル質に迫る水準まで回復したのです。
さらにこのジェルの優れた点は、一様に薄くコーティングするだけで作用するため、歯科医院での応用もしやすいことです。
実験では、歯科で行うフッ素塗布とほぼ同じ要領で歯に塗り、3〜4分ほど待つだけで被膜が形成されました。
特殊な機械や外科的処置も不要で、患者にとっても塗るだけの簡単な処置になり得ます。
エナメル再生ジェルの可能性と限界
エナメル質の再生速度が損傷速度を上回っている限り虫歯はエナメル質を突破できず虫歯にはなりません。Credit:Canva
今回の研究成果は、歯科医療に大きな転換点をもたらす可能性があります。
エナメル質が再生できるなら、初期の虫歯はジェルを塗るだけで自然に“傷が治る”ように治療できるかもしれません。
従来は削って詰めるしかなかった部分が、自前のエナメル質で埋まれば、痛みも少なく歯の本来の強さを取り戻せるわけです。
これは患者にとって夢のような改善であり、将来的には歯科医療の常識を覆す有望な一歩となるでしょう。
例えば、子どもからお年寄りまで、虫歯で歯を失うリスクを大幅に減らし、歯の寿命を延ばすことが期待されます。
予防的にエナメル質を強化する用途など、常にエナメル質を維持できれば、虫歯はずっとエナメル質を突破できず、理論上その下の歯は無傷のままでいられます。
もっとも、解決すべき課題も残されています。
再生できるエナメル質の層は現在のところ約10マイクロメートル(0.01ミリメートル)程度とごく薄く、再生できる厚みに限界があります。
しかし大きな虫歯でエナメル質が深く欠けてしまった場合には、完全に元通りにするのは難しいでしょう。
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「生物になるために最低限必要な遺伝子は何個あればいいのでしょうか?」
この質問に答えるため、科学者たちは数年にわたる試行錯誤を経て、493個の遺伝子だけで生きることができる人工細胞「JCVI‐syn3B」を作り出しました。
しかし、これには新たな疑問が生じました。
「これほど遺伝子を削ぎ落とされた生物は、進化が可能なのでしょうか?」
米国のインディアナ大学(IU)で行われた研究では、限界までブロックを抜かれたジェンガのような遺伝子を持つ人工細胞に自然淘汰圧が加えられ、進化が強いられました。
1つでも遺伝子が変異して機能を失えば死ぬ生物に、進化は可能だったのでしょうか?
研究内容の詳細は2023年7月5日に『Nature』にて掲載されました。
目次
最低限何個の遺伝子があれば生物になるのか?人工細胞は自然細胞よりも早く進化できる
最低限何個の遺伝子があれば生物になるのか?
最低限何個の遺伝子があれば生物になるのか? / Credit:ポストゲノムの発生生物学 . 理研
生命の複雑さは、その生物が持つ遺伝子の数にある程度関連します。
単純な細菌などでは数千個の遺伝子しか持ちませんが、植物や動物の遺伝子数は20,000を超えることもあります。
しかし最近の研究では、数千個しかない遺伝子の中にも、生存にとって必ずしも必要がない遺伝子が多数含まれていることがわかってきました。
たとえば
...more抗生物質を無効化する耐性遺伝子や、他の細胞と通信を行う仕組みなどは、あれば便利ですが、生存するだけならば必要ありません。
最低限何個の遺伝子があれば生物になるのか?
2016年に行われた研究では、この疑問を解明する研究が、寄生性細菌「M・ミコイデス(マイコプラズマ・ミコイデス)」をもとに行われました。
寄生性の生物は一般に、寄生生活が長くなる細胞内部の機能をどんどんパージ(捨て)てしまうようになります。
必要な栄養素は全て宿主から吸収すればよく、無駄な機能を捨てることが生き残る上での効率化になるからです。
またパージの影響は遺伝子にも及び、捨てられた機能にかかわる遺伝子も失われ、寄生生物たちの遺伝子もスリム化させていきます。
そのため研究者たちが目を付けた寄生性細菌は最低限必要な遺伝子の厳選がある程度進んでいる生物だと言えるでしょう。
寄生性の生物は一般に、寄生生活が長くなる細胞内部の機能をどんどんパージ(捨て)てしまうようになります。 / Credit:Canva . ナゾロジー編集部
実際M・ミコイデスも長い寄生生活のなかで多くの遺伝子を失い、総数は901個まで減っていました。
同じ細菌である大腸菌が4000個の遺伝子を持つことを考えると、その少なさがわかります。
2016年に行われた研究ではこのM・ミコイデスの持つ901個からさらに遺伝子を削り取り、生物として必要な最低限度の遺伝子が幾つなのかが調べられました。
結果、45%の遺伝子を削ることに成功。
最終的には493個の遺伝子のみを持つ人工細胞「JCVI‐syn3B」が完成しました。
人工細胞は種独自の要素が全くない、ある意味で最もピュアな生物と言えます。
また人工細胞は実験室で増殖可能な生物のうち、最小のゲノムを持つ生物となりました。
しかし遺伝子を削りに削った結果、人工細胞には生命のもう一つの側面である「進化」ができるかが疑わしくなっていました。
人工細胞に残った493個の遺伝子はどれも生物としてやっていくために最低限必要な遺伝子であり、突然変異がおきて1つでも機能が失われれば、人工細胞は死んでしまいます。
ジェンガに例えれば人工細胞「JCVI‐syn3B」は極限までブロックを抜き取られた状態にあると言えるでしょう。
ですが今回インディアナ大学の研究者たちはあえて人工細胞「JCVI‐syn3B」に対して進化実験を行ってみました。
崩壊寸前のジェンガのようなバランスでなんとか遺伝的に成り立っている人工細胞でも、ここから進化が可能なのでしょうか?
人工細胞は自然細胞よりも早く進化できる
人工細胞は自然細胞よりも早く進化できる / Credit:R. Z. Moger-Reischer . Evolution of a minimal cell . Nature (2023)
必要最低限の遺伝子しか持たない人工細胞「JCVI‐syn3B」も進化できるのか?
謎を解明するため研究者たちは人工細胞を栄養素が貧しい厳しい環境に置き300日間、2000世代に渡って培養を続けました。
(※2000世代は人間で言えば4万年に匹敵します)
結果、最小限の遺伝子しか持たなくても、元となるM・ミコイデスに見劣りしない高い変異が起きていると判明します。
また環境への適応力が2倍に増加しており、元となるM・ミコイデスに匹敵するレベルに回復していることがわかりました。
半数近い遺伝子の喪失により人工細胞の適応力は53%低下していましたが、2000世代におよぶ進化は失われていた体力を遺伝子喪失前の状態に取り戻すことに成功していたのです。
実際、進化後の人工細胞と進化前の人工細胞を同じ培養液内で生存競争をさせてみたところ、進化後の人工細胞が優勢となりました。
また同じ条件で進化させたM・ミコイデスと比較したところ、人工細胞のほうが適応度の進化速度が39%速いことが明らかになりました。
この結果は生物としてやっていける最低限(500個)の遺伝子しか持たない人工細胞も進化が可能であるだけでなく、適応力の進化速度はより速いことを示します。
Credit:Canva . ナゾロジー編集部
さらに2000世代による進化によって変化した遺伝子を調べたところ、いくつかは細胞表面の構造に関与しているものでした。
特に細胞分裂と形態を調節するチューブリン相同タンパク質「ftsZ」はM・ミコイデスと人工細胞の両方の進化において共通の変異が起きていたことが判明します。
一方、他の多くの変異は機能不明の遺伝子に起きていました。
DNA解析技術が進歩した現在であっても、機能が判明している遺伝子は限定的であり、多くの遺伝子の機能がわからないままになっています。
研究者たちは今後、最小限の遺伝子がどのように変化していくかを調べることで、生命の起源となる存在がどんな遺伝子を持っていたかを調べられると述べています。
また遺伝子のシンプルさに関係なく進化できるという事実を理論的、数学的に理解することは、将来の合成生物学や進化実験において最適な人工生命を創造するにあたり非常に有用となるでしょう。
さらに、どんな環境条件がどの遺伝子を変化させるかを調べることで、進化の基礎的な文法を理解できるようになるかもしれません。
全ての画像を見る参考文献Artificial cells demonstrate that “life finds a way”https://www.newswise.com/articles/artificial-cells-demonstrate-that-life-finds-a-way?ta=home元論文Evolution of a minimal cellhttps://www.nature.com/articles/s41586-023-06288-xライター川勝康弘: ナゾロジー副編集長。
大学で研究生活を送ること10年と少し。
小説家としての活動履歴あり。
専門は生物学ですが、量子力学・社会学・医学・薬学なども担当します。
日々の記事作成は可能な限り、一次資料たる論文を元にするよう心がけています。
夢は最新科学をまとめて小学生用に本にすること。編集者ナゾロジー 編集部...
2025年11月5日に、QYResearch株式会社(所在地:東京都中央区)は、「GPCR検出サービス―グローバル市場シェアとランキング、全体の売上と需要予測、2025~2031」の最新調査資料を公開しました。本レポートは、GPCR検出サービス市場の市場規模、成長動向、競争環境、地域別分析、主要企業のランキングを詳細に分析し、市場の全体像を明確にします。特に、主要企業の市場シェアや競争戦略に焦点を当て、売上高、需要予測などの詳細データを通じて、業界の現状と将来の展望を示します。2025年から2031年までの市場成長を詳細に予測し、企業の競争力強化と市場戦略の最適化に役立つ実践的な知見を提供しています。また、定量・定性両面の分析を通じて、戦略的な意思決定を強力にサポートし、業界関係者が市場の変化を正確に把握し、持続可能な成長を実現することを可能にします。GPCR検出サービス市場規模の見通し2031年には、GPCR検出サービスの世界市場規模が1184百万米ドルに達すると予測されており、今後数年間で着実な成長が見込まれています。2024年の市場規模は767百万米ドルと推定され、2025年には812百万米ドルに拡大すると予想されています。さらに、2025年から2031年にかけて、市場は年平均成長率(CAGR)6.5%で成長し、技術革新、需要の増加、業界の投資拡大がこの成長を支える主要な要因
...moreとなると考えられています。GPCR検出サービスは、細胞膜受容体「Gタンパク質共役受容体(GPCR)」の発現量や活性を評価する受託解析サービスである。GPCRは薬剤創製における重要標的であり、その特性解析は創薬研究の進展を加速する。フローサイトメトリー、ELISA、蛍光イメージング、シグナル伝達レポーターアッセイなど多手法を駆使し、定量性と再現性の高い解析データを提供する。細胞株選択、抗体品質、シグナルダイナミクス解析を統合し、候補物質の作用機序評価に活用する。受容体サブタイプ特異性、発現制御、機能変異解析にも適用し、薬効評価の精度向上を実現する。バイオ医薬品開発において研究効率を高める支援基盤である。GPCR検出サービス市場の主要セグメント分析本レポートでは、GPCR検出サービス市場を以下の主要カテゴリーに分類し、それぞれの市場動向、成長要因、競争環境について詳しく分析しています。1.製品タイプ別市場分析:β-arrestin Recruitment、 Ca2+、 cAMP、 DAGGPCR検出サービス市場における各製品タイプの市場規模、売上高の推移を分析し、競争環境や成長の可能性を評価します。また、技術革新の影響を考察し、市場の発展トレンドを明確にします。2.用途別市場分析:Oncology、 Cardiovascular System、 Central Nervous System、 Others各用途におけるGPCR検出サービスの需要動向を詳しく調査し、業界ごとの市場規模、売上高、成長率を比較します。特に、用途ごとの市場拡大の可能性や主要な消費者層の変化に焦点を当て、戦略的な意思決定に活用できる情報を提供します。3.主要企業と競争分析:Thermo Fisher Scientific、 PerkinElmer、 Merck、 Molecular Devices、 Promega、 Cisbio、 Discoverx、 Enzo Life Sciences、 Pharmaron、 Innoprot、 Euroscreen、 ArcoScreen、 Profacgen、 Creative BioMart、 Hamamatsu Photonics、 Reaction BiologyGPCR検出サービス市場の主要プレイヤーを取り上げ、企業ごとの市場シェア、売上動向、競争戦略を詳細に分析します。さらに、研究開発の取り組み、新製品の投入、市場拡大戦略などを検証し、業界の競争構造や今後の展望を提示します。本レポートは、GPCR検出サービス市場における製品・用途・企業の各視点からの包括的な分析を行い、業界関係者が市場の動向を把握し、最適なビジネス戦略を策定できるようサポートします。【レポートの詳細情報・無料サンプルお申込みはこちら】https://www.qyresearch.co.jp/reports/1223153/gpcr-assay-services【目次】第1章:GPCR検出サービスの製品概要、市場規模、売上予測を提供し、主要な成長要因、市場機会、業界課題を分析します。(2020~2031)第2章:GPCR検出サービスの主要企業(トップ5社、トップ10社)の競合分析を行い、企業別の売上高、製造拠点、製品ラインナップ、市場シェアを包括的に解析します。(2020~2025)第3章:製品タイプ別の市場動向を分析し、GPCR検出サービス市場の売上高、市場シェアを提示します。(2020~2031)第4章:用途別にGPCR検出サービス市場の売上高、市場シェア、動向を詳細に分析します。(2020~2031)第5章:GPCR検出サービス市場の地域別成長動向、売上高を分析し、各地域における市場規模と将来の発展予測を提供します。(2020~2031)第6章:国別のGPCR検出サービス市場動向、売上高に関する詳細データを提供します。(2020~2031)第7章:GPCR検出サービス市場の主要企業プロファイル、売上高、粗利益率、製品説明、最新の開発情報を含む包括的な企業分析を提供します。(2020~2025)第8章:GPCR検出サービス市場のバリューチェーン(上流、中流、下流)を分析し、製造コスト構造、流通チャネル、販売モデルについて詳細に考察します。第9章:調査結果と結論。第10章:付録(研究方法、データソース、分析手法)。会社概要QYResearch(QYリサーチ)は、2007年の設立以来、グローバル市場における高品質な市場調査と分析サービスを提供しています。当社は、市場調査レポート、企業戦略コンサルティング、IPO支援、委託調査など、幅広いサービスを通じて、世界市場の動向を深く分析し、業界の現状、成長トレンド、市場シェアの分布を明らかにしています。これまで、世界160カ国以上、65,000社を超える企業に対して、産業情報サービスを提供してきました。最新かつ正確な市場情報を提供することで、お客様が効果的なビジネス戦略を策定し、競争優位性を確立するサポートを行っています。お問い合わせ先QY Research株式会社URL:https://www.qyresearch.co.jp日本の住所:〒104-0061東京都中央区銀座 6-13-16 銀座 Wall ビル UCF5階TEL:050-5893-6232(日本);0081-5058936232(グローバル)マーケティング担当 japan@qyresearch.com配信元企業:QY Research株式会社プレスリリース詳細へドリームニューストップへ...