ナノロボットが幹細胞を骨細胞へ変換する

November, 27, 2025, Munich--ミュンヘン工科大学(TUM)の研究者たちは初めて、ナノロボットを用いて幹細胞を非常に高精度に刺激し、確実に骨細胞に変換することに成功した。
これを実現するために、ロボットは細胞壁の特定のポイントに外部からの圧力をかける。新しい方法は将来的により迅速な治療の機会を提供する。

Berna Özkale Edelmann教授のナノロボットは、小さな金の棒とプラスチックの鎖で構成されている。数百万個の細胞は、わずか60µmのゲルクッションに入っており、いくつかのヒト幹細胞も含まれている。レーザ光で駆動・制御されるこれらのロボットは、小さな球のような形をしており、圧力をかけて細胞を機械的に刺激する。「われわれはゲルを局所的に加熱し、このシステムを使ってナノロボットが細胞にかかる力を正確に測定し、それによって細胞を刺激する」と、TUMのナノ・マイクロロボティクス教授は説明している。この機械的刺激が細胞内の生化学的プロセスを誘発する。イオンチャネルはその性質を変え、タンパク質が活性化される。特に骨形成に重要なタンパク質も含まれる。

心臓と軟骨細胞:正しいストレスパターンの発見

適切なリズムと適切な(低い)力で刺激が行われれば、幹細胞は3日以内に確実に骨細胞へと発育するトリガーとなる。この手続きは3週間以内に完了可能である。「対応する応力パターンは軟骨細胞や心臓細胞にも見られる」とBerna Özkale Edelmanは主張している。「ジムにいるようなもので、特定のアプリケーションに使う細胞を鍛えている。あとは、どのストレスパターンが各細胞型に適しているかを見つけるだけだ」と、TUMの微生物バイオエンジニアリング研究室の責任者は語っている。

機械的な力が骨細胞への変化への道を開きます

研究チームは間葉幹細胞を用いて骨細胞を作り出す。これらの細胞は体の「修復細胞」と考えられている。大きさはおよそ10〜20µmで、一般的に骨細胞、軟骨細胞、筋肉細胞などに発達することが可能である。
課題:分化細胞への変換は複雑で、これまで制御が難しかった。「われわれは、三次元環境下で細胞に非常に正確に力を加えられる技術を開発した」と、TUMの科学者Özkale Edelmannは話している。「これはこの分野で前例のない進歩を意味する。」
研究者たちは、この方法が人間の幹細胞から軟骨や心臓細胞を作製するためにも使えると考えている。

自動化が次のステップです

治療のために、医師は最終的にはるかに多くの分化細胞、約100万個を必要とする。「だからこそ、次のステップは生産プロセスを自動化し、より多くの細胞をより迅速に生産できるようにすることだ」とÖzkale Edelmann教授は話している。