ほうれん草は心臓に良いとされる理由が複数あります。食物繊維、ビタミンA、そして細胞が栄養素を吸収するために必要な血管が豊富に含まれています。
そこでウースター工科大学の生物工学者たちは、ありふれたホウレンソウの葉を足場にしてヒトの心臓細胞を培養しようと試みました。そして、それは成功しました。彼らはその成果を、2017年5月号の印刷版に先駆けて、学術誌「Biomaterials」にオンライン版で発表しました。
ほうれん草の葉を見ると、おそらくドライクランベリーやドライアップルと並んで、濃い緑色の葉っぱを思い浮かべるでしょう。バイオエンジニアは葉脈を目にします。中央の茎から、端に向かって細い枝が剥がれ落ちていく様子は、心臓の血管の成長とよく似ています。ほうれん草には血液はありませんが、葉と心臓の血管は基本的に同じ目的、つまり栄養素を運ぶために使われています。
循環器系は、主に太い静脈と動脈が一つの大きなループ状に繋がっていると考えるのは簡単です。しかし、おそらくそのシステムで最も重要な部分は毛細血管です。毛細血管は、血液を最終段階まで送り届ける非常に細い管で、酸素と栄養素の供給はここで実際に行われます。毛細血管がなければ、私たちは生きられません。臓器内の細胞は毛細血管から遠く離れた場所では生き残ることができません。100～200マイクロメートル、つまり髪の毛1～2本分の幅以内になければなりません。細胞はこのように複雑な毛細血管網を持たなければならないため、人体組織を人工的に培養することは困難です。実際、これは臓器製造において最も難しい点の一つです。細胞は体内で血管の成長を誘導する方法を持っていますが、体外でそれはそれほど簡単ではありません。大量の細胞を体内に移植しただけでは、それらが自ら血管系を形成することを期待することはできません。なぜなら、細胞は生まれる機会さえ与えられずに死滅してしまうからです。したがって、臓器をゼロから（あるいは臓器の一部からでも）作成したい場合は、少なくとも血管の模造品を作成する方法を見つける必要があります。
これを実現する方法は数多くあり、ほうれん草の足場はその一つに過ぎません。2012年、ペンシルベニア大学の2人の研究者が、砂糖でできた「血管」を3Dプリントし、そのネットワークの周りに肝細胞を成長させました。肝細胞が定着したら、糖を溶かして取り除き、毛細血管として機能する中空のチューブの網を残しました。しかし、この手法は、3Dプリンターで糖の糸を敷き詰める幾何学的な方法に制限があるため、あまり自然な構造にはなり得ません。
バイオエンジニアたちは異なるアプローチを採用しました。洗剤を使ってホウレンソウの葉の中の細胞物質をすべて溶解し、セルロースという背景部分だけを残しました。ホウレンソウの殻が空になったら、そこに人間の心臓細胞を加え、その構造に接着させました。細胞は心臓のように鼓動し、血管系は血流を維持しましたが、エンジニアたちは実際の血液を注入したわけではなく、血液に似せて作った赤色の染色液を用いて、その効果を実証しました。
ホウレンソウの葉は、すべての組織に適した足場となるわけではありません。その枝分かれした構造は心臓の血管の成長に似ていますが、他の臓器は毛細血管網が異なるため、体の部位によっては他の植物の方が適している可能性があります。これらのバイオエンジニアたちは、パセリの茎とピーナッツの小さな毛状根を用いてこの概念を実証し、理論的には木材などを使って骨の成長を模倣したり、ジュエルウィードのような太い茎を持つ植物を使って動脈の一部を形成したりできると指摘しています。
これらの臓器片が実際の人間にどれほどうまく移植できるかはまだ分かっていません。心臓の一部を培養することと、その人工構造を体に受け入れさせることは別問題です。移植は、植物由来でなくても、かなり頻繁に失敗します。ポパイでさえ、ホウレンソウの葉と一体になるのは難しいでしょう。少なくとも今のところは。
