理研ら、人工細胞で細胞が変形する仕組みを解明（FrontJournal解説）

ニュース紹介

「人工細胞で細胞変形の設計原理を解明～動いて分裂する人工細胞の実現へ一歩前進～」

理化学研究所とパデュー大学の共同研究グループは、精製したアクチン線維・ミオシン・α-アクチニンをATPとともに細胞サイズのリポソームに封入した人工細胞を構築し、細胞膜が局所的に膨らむ現象「ブレブ形成」を再現した。膜結合強度・線維連結強度・空間分布という3つの物理パラメーターを独立に操作し、大規模なエージェント・ベース・シミュレーターで解析した結果、アクチン細胞骨格と膜のみでブレブ形成が自発的に起こることを実証。膜変形の大きさは主にアクチン線維と膜の結合強度で決まり、ブレブの開始機構には「剝離型」と「破断型」の2種類があることを明らかにした。成果は米科学誌Science Advancesに掲載された。

出典：理化学研究所 2026年7月30日 プレスリリース
https://www.riken.jp/press/2026/20260730_1/index.html

FrontJournalの解説

この研究分野について

生きた細胞は、免疫細胞が異物を取り込むときや、がん細胞が周囲の組織に浸潤するときなど、さまざまな場面で細胞膜を局所的に膨らませる「ブレブ（bleb）」という変形を起こす。細胞の形がどう決まるかを知ることは、発生・免疫・がんの理解に直結するテーマだが、生きた細胞の中には無数の分子が同時に働いているため、どの要素が形の決定に効いているのかを切り分けるのは長年の課題だった。今回の研究チームは、必要最小限の部品だけを試験管内で組み上げる「人工細胞」という手法でこの問題に挑んだ。

①アクチンと膜だけで細胞変形が起きる

研究チームは、細胞骨格タンパク質のアクチン・ミオシン・α-アクチニンだけを精製し、細胞サイズの脂質膜の袋（リポソーム）に封入するというシンプルな系を作った。それでもブレブ形成が自発的に発生したことは、この変形が複雑な生体制御機構に依存せず、物理的な力のバランスだけで説明できることを示している。さらに大規模シミュレーションを組み合わせることで、細胞内部のアクチン細胞骨格がまばらであるほどブレブの数が増えるといった、実験だけでは見えにくい制御則も明らかになった。

②合成生物学・がん研究への波及

細胞の変形メカニズムの理解は、がん細胞の浸潤・転移のように臨床的に重要な現象の解明にもつながる基礎研究として位置づけられる。また人工細胞の研究分野では、リポソームに機能分子を組み込むことで自律的に動く・分裂する細胞様構造体を作る試みが世界的に進んでおり、今回のようにブレブ形成という基本動作を制御可能にする成果は、将来的な人工細胞の運動制御や合成生物学の基盤技術としての応用が見込まれる。

編集部からひとこと

生きた細胞から余分な要素をそぎ落とし、必要最小限の部品だけで細胞の基本動作を再現するアプローチは、複雑な生命現象を物理法則に還元して理解しようとする姿勢が印象的です。人工細胞が「動いて分裂する」までにはまだ距離がありますが、着実な一歩として注目したい成果です。