ローヤルゼリーが全身の幹細胞を活性化させ、若返りに働きかける可能性

【研究背景】
肌は、表皮、真皮、皮下組織に大別され、最も外層に存在する表皮は体外の外部環境から体を保護するほかに、見た目の美しさにも大きく関わっています。表皮は、紫外線などの外部環境による影響や、加齢によって衰えることが知られています。特に加齢による衰えは、ターンオーバーの乱れなどによる肌痩せ（菲薄化）や老廃物の蓄積につながり、見た目に大きく影響を与えます。
女王蜂の生命力の源であるローヤルゼリーはミツバチが分泌する天然物で、特長成分の「10-ヒドロキシ-2-デセン酸」や「10-ヒドロキシデカン酸」など40種類以上の栄養素が含まれています。ローヤルゼリーを日常的に扱う養蜂家の手は美しいといわれてきましたが、近年の研究により、ローヤルゼリーの塗布や飲用によって、角層⽔分量が向上することや表皮が保護されることなどが明らかになってきました。しかしながら、このローヤルゼリーの有する皮膚への効能とメカニズムについての探索はまだ十分になされていません。
そこで、ヒト表皮培養ケラチノサイト(HPEK)を用い、三次元培養表皮モデルを用いた皮膚構造の観察と二次元培養による細胞活性の評価から、ローヤルゼリーが持つ表皮への影響を確認いたしました。

<三次元培養表皮モデルを用いた実験>
●ヒト表皮培養ケラチノサイト(HPEK)にローヤルゼリーを添加した条件で三次元培養表皮モデルを作製したところ、ローヤルゼリーを添加していない条件と比べ表皮がより厚く形成された。また、表皮の幹細胞領域にみられるマーカーであるp63および、細胞増殖マーカーのKi67の発現量が増加した。
<二次元培養による実験>
●HPEKの二次元培養時にローヤルゼリーを添加することで、細胞増殖のわずかな亢進がみられた。さらに、長期培養による影響を観察した結果、ローヤルゼリーを添加によって細胞老化が抑制され、細胞倍加レベルが亢進した。
●老化抑制のメカニズムを遺伝子発現から調べた結果、幹細胞マーカーΔNp63の発現量はローヤルゼリー添加群で有意に増加し、細胞老化に関わるCDKN1A※の発現量はローヤルゼリー添加群で減少することが分かった。
●ローヤルゼリーに含まれる主要な脂肪酸である10-ヒドロキシ-2-デセン酸でもΔNp63の発現増加やp21の発現抑制が確認された。
※p21をコードする遺伝子。細胞老化のマーカーとしてよく用いられ、DNAのダメージに応じて作られる。

【今後について】
今後は、ローヤルゼリーの持つ幹細胞を活性化する作用について、関与成分のさらなる探求とヒトに対する効果を検証し、ローヤルゼリーの化粧品素材としての可能性を追求するとともに、全身の幹細胞に対する網羅的な機能性を調べてまいります。
※表皮幹細胞とは
表皮の最も奥の基底層に存在し、皮膚を構成する角化細胞に分化する幹細胞。角化細胞は表皮の層構造を形成し、保湿機能やバリア機能によって体を外部環境から守るほか、肌の見た目においても重要な役割を果たすため、表皮幹細胞の働きは肌に大きく影響を与えます。

【研究背景】
近年、皮下の脂肪組織に存在する幹細胞(adipose-derived stem cells , ADSCs)から分泌される細胞間のコミュニケーション物質であるエクソソームが、肌のハリに関わる線維芽細胞において、コラーゲン合成や遊走活性を亢進することが明らかとなっています。エクソソームの持つこの機能は、創傷治癒等の新たなターゲットとして注目されるとともに、肌のたるみやシワにも関わることから、最新の再生医療分野において健康と美容の両側面から日々研究が進められています。
また、女王蜂の生命力の源であるローヤルゼリーはミツバチが分泌する天然物で、豊富な栄養素を含み、様々な生理活性を持つことが知られています。ローヤルゼリーは、線維芽細胞の増殖やエラスチン合成の促進作用があることが明らかにされており、化粧品の原料としても活用されています。
そこで、ローヤルゼリーを含む培地で脂肪由来間葉系幹細胞を培養することで、産生されるエクソソームの機能や量にどのような影響を与えるか確認いたしました。

【研究結果】
ローヤルゼリーを含む培地でADSCsを培養することで、エクソソームの分泌が促進されることを確認しました。また、今回得られたエクソソームは、ローヤルゼリー未添加の条件で分泌されたエクソソームと比較して、線維芽細胞の増殖、遊走、コラーゲン合成といった肌の再生に関わる活性を亢進することが確認されました。このことからローヤルゼリーを含む培地でADSCsを培養して得られたエクソソームを含む培養液は、既存の幹細胞培養上清を含む化粧品原料の機能を強化した化粧品素材となる可能性が示唆されました。

<ADSCsのエクソソーム分泌能について>
●ローヤルゼリーを含む培地でADSCsを培養することで、エクソソームの分泌が促進されることが確認された。
<ローヤルゼリー処理したADSCsで得られたエクソソームの働きについて>
●ローヤルゼリー処理したADSCsより分泌されたエクソソームは、ローヤルゼリーを含まない条件で分泌されたエクソソームと比較して、線維芽細胞の増殖、遊走、コラーゲン合成の活性を亢進することが確認された。
●バイオインフォマティクス解析を行った結果、ローヤルゼリー処理したADSCsより分泌されたエクソソームは、各種コラーゲンなど細胞外マトリックスの組成に関連する遺伝子の発現を増強することが示唆された。

【今後について】
今後は、新たに見出された知見から、ローヤルゼリーが幹細胞に働きかける可能性を追求するとともに、ローヤルゼリーによる新規化粧品原料の開発を目指して研究を進めてまいります。
※脂肪由来間葉系幹細胞とは
間葉系に属する組織の細胞(骨や軟骨、脂肪など)に分化することができる幹細胞。多様なエクソソームを分泌し、体内環境を調節する働きもあります。
※エクソソームとは
細胞外膜小胞の一種で、直径30～200 nm程度の極めて小さい物質。エクソソームはさまざまな細胞から分泌される細胞間のコミュニケーションを担う物質で、組織の再生や恒常性の維持に貢献することが分かっています。特に間葉系幹細胞に由来するエクソソームは再生医療分野で大きく注目され、新しい化粧品素材への応用に期待できる物質としても注目されています。

【研究背景】
ローヤルゼリーは、女王バチの長寿化や繁殖能力の獲得に関わっている天然素材として知られており、古くから人の健康に役立つ素材として利用されてきました。近年の研究で、ローヤルゼリーは人に対しても様々な健康増進作用を示すことが科学的に明らかとなっており 、その中の一つに高齢者の筋力を向上させることが報告されています。
これまでに、山田養蜂場 健康科学研究所と古株教授の研究グループとの共同研究によって、酵素分解ローヤルゼリーが除神経による筋萎縮を抑制することを発見し、筋力の低下を抑制するメカニズムを見出しました。
そこで、今回は筋肉の再生に焦点を当て、酵素分解ローヤルゼリーがどのようなメカニズムで筋力の向上に関わっているのか調べました。

【研究結果】
　酵素分解ローヤルゼリーは、筋幹細胞を増加させることで、傷ついた筋肉の再生を促進することが分かりました。また、ローヤルゼリーが筋芽細胞※1に働きかけるメカニズムとして、マイクロ RNA※2が関与していることが分かりました。
※1 筋幹細胞から分化した細胞で、筋肉の線維の元となる細胞。
※2 他のRNAのようにタンパク質の設計図になるような働きは持たないが、RNAの発現を調節する働きがあり、生命活動に重要な影響を与える。

<筋損傷モデルを用いた実験>
●筋肉を壊す薬剤を投与したモデルに酵素分解ローヤルゼリーを投与したところ、筋再生が促進された。また、筋幹細胞数が増加していたことから、酵素分解ローヤルゼリーは筋幹細胞を活性化することで筋再生を促進していることが示された。

<筋芽細胞を用いた実験>
これまでに古株教授の研究グループでは、ローヤルゼリーが筋芽細胞を増加させ、筋管への分化を促進することを明らかにしている。今回は、ローヤルゼリーが筋形成にどのようなメカニズムで影響を与えているのかを、遺伝子解析から調べた。

●筋芽細胞モデルとして知られるC2C12細胞株に酵素分解ローヤルゼリーを添加し、遺伝子発現について観察したところ、155の遺伝子発現が抑えられ、124の遺伝子発現が亢進した。
●さらに、抑制された遺伝子発現を調べたところ、2種類のマイクロ RNA が遺伝子発現の調節に大きく関与していることが分かった。このことから、酵素分解ローヤルゼリーはマイクロRNAを介して遺伝子発現を調節することで、筋幹細胞数を増加させることが示唆された。

【研究背景】
腸は、体の中で最も細胞の入れ替わりが激しい組織で、毎日新しい細胞が生み出され、3~5日のうちにそのほとんどが入れ替わります。この細胞の入れ替わりには幹細胞が関わっており、小腸の幹細胞が自己複製と分化を繰り返すことで健康な組織が維持されています。
これまでに、加齢によって腸の働きである消化、吸収、免疫などの機能が低下することや、幹細胞の機能が衰えることが知られており、五十嵐助教の研究グループでは、加齢に伴う幹細胞機能の低下を回復させることで、組織の修復能力の低下が改善することを報告しています。
ローヤルゼリーはミツバチが分泌する天然物で、「10-ヒドロキシ-2-デセン酸」や「10-ヒドロキシデカン酸（以下、デカン酸）」といった特⾧成分のほか、40 種類を超える栄養素を含むことが知られています。また、ローヤルゼリーは古くから健康素材として利用され、人に対して様々な健康増進作用を持つことが知られています。
近年のローヤルゼリーの研究では、大腸炎を改善する働きや腸管免疫の起点となる細胞を活性化する働きなどが報告されており、腸管の機能を維持する働きを持つと考えられています。
そこで、今回の研究では腸管組織の維持に関わる腸幹細胞をターゲットとして、ローヤルゼリーが腸管にどのような影響を与えているのか検証しました。

【研究結果】
　ローヤルゼリーおよびデカン酸は、パネート細胞に働きかけることで、腸幹細胞を活性化させることが示されました。

<通常モデルを用いた実験>
●通常モデルに対してローヤルゼリーを 6 週間投与したところ、パネート細胞および腸幹細胞の数が増加した。また、ローヤルゼリー中の特⾧成分を用いて同様の実験を行ったところ、デカン酸が関与していることを明らかにした。

<通常モデルから単離した腸幹細胞およびパネート細胞を用いた実験>
●ローヤルゼリーまたはデカン酸を投与した通常モデルから、腸幹細胞およびパネート細胞を単離して培養したところ、小腸オルガノイド(試験管内で形成されるミニチュアの小腸)の形成が促進された。
●同様の試験で腸幹細胞のみを培養しても小腸オルガノイドの形成促進は認められなかった。このことから、ローヤルゼリーおよびデカン酸の持つ腸幹細胞活性化作用は、パネート細胞を介していることが示された。