カリフォルニア大学サンフランシスコ校、ペンシルバニア大学、ミシガン大学が共同で行った研究によると、外傷性脳損傷(TBI:Traumatic Brain Injury)後24時間以内に行われる血液検査によって、どの患者が死亡し、どの患者が重度の障害を負いながら生存する可能性が高いか予測できることが報告された。この検査結果は数分以内に得られるため、迅速な外科的手術の必要性を確認したり、深刻な損傷を受けた場合に家族との会話の指針になる可能性がある。2つのタンパク質バイオマーカーを検出するこの検査は、軽度のTBI患者がCTスキャンを受けるべきかを判断するために使用することが、2018年に食品医薬品局によって承認された。これらのバイオマーカーであるGFAPとUCH-L1の高値は、死亡や重傷と相関していると、著者らは研究論文で述べている。2022年8月10日にThe Lancet Neurologyに発表されたこの論文は「米国TRACK-TBIコホートにおける外傷性脳障害後の機能回復を予測するための受傷日血漿GFAPおよびUCH-L1濃度の予後価値:観察的コホート研究(Prognostic Value of Day-of-Injury Plasma GFAP and UCH-L1 Concentrations for Predicting Functional Recovery After Traumatic Brain Injury in Patients from the US TRACK-TBI Cohort: An Observational Cohort Study)」と題されている。
イリノイ大学シカゴ校の研究者らは、アルツハイマー病のマウスで新しい神経細胞の生産を増やすと、この動物の記憶障害が回復することを発見した。2022年8月19日にJournal of Experimental Medicine(JEM)に掲載されたこの研究は、新しいニューロンが記憶を保存する神経回路に組み込まれ、その機能を正常に回復できることを示しており、ニューロンの生産を高めることがアルツハイマー病患者の治療戦略として有効である可能性を示唆している。このオープンアクセス論文は「神経新生の増強は、記憶を記憶する神経細胞を回復させる(Augmenting Neurogenesis Rescues Memory Impairments in Alzheimer's Disease by Restoring the Memory-Storing Neurons)」と題されている。新しい神経細胞は、神経幹細胞から神経新生と呼ばれる過程を経て作られる。これまでの研究で、アルツハイマー病患者とアルツハイマー病に関連する遺伝子変異を持つ実験用マウスの両方で、特に記憶の獲得と回復に重要な海馬と呼ばれる脳の領域で神経新生が損なわれていることが示されている。イリノイ大学シカゴ校医学部解剖学・細胞生物学教室のオルリー・ラザロフ教授は、「しかし、記憶形成における新しく形成されたニューロンの役割や、神経新生の欠陥がアルツハイマー病に伴う認知障害に寄与しているかどうかは不明だ」と述べている。
市販の鎮痛剤、理学療法、ステロイド注射......すべてを試しても、膝の痛みに悩まされる人もいることだろう。膝の痛みは、軟骨のすり減りが進行して起こる変形性膝関節症が原因であることが多く、成人の6人に1人、世界では8億6700万人が発症していると言われている。膝関節の全置換を避けたい患者にとって、早く、痛みのない状態に戻し、その状態を維持することができる別の選択肢が間もなく登場するかもしれない。デューク大学が率いる研究チームは、Advanced Functional Materials誌に、本物よりもさらに強く、耐久性のあるゲルベースの軟骨代替品を初めて作成したことを発表した。2022年8月4日に掲載されたこの論文は「軟骨よりも強度と耐摩耗性が高い合成ハイドロゲル複合体(A Synthetic Hydrogel Composite with a Strength and Wear Resistance Greater Than Cartilage)」と題されている。デューク大学の研究チームが開発したハイドロゲル(吸水性ポリマーでできた素材)は、天然の軟骨よりも強い力で押したり引いたりすることができ、摩耗や損傷に対する耐性が3倍高いことが、機械的試験で確認された。この素材を使ったインプラントは、現在Sparta Biomedical社が開発し、羊でテストしているところだ。研究者らは、来年にはヒトでの臨床試験を開始できるように準備を進めている。
ヘブライ大学医学部のアイナヴ・グロス教授とシュムール・ベン=サッソン教授の研究に基づくバイオベンチャー企業Vitalunga社は、アルツハイマー病やパーキンソン病などの老化関連疾患の治療と予防を目的とした新規経口薬[1,8-diaminooctane (VL-004)]を開発したと2022年6月13日に発表した。高齢者の寿命延長には多くの成功例があるが、無病は依然として課題となっている。ヘブライ大学の技術移転会社であるYissum社によれば、この新薬候補は、高齢者の生活の質を著しく向上させる可能性があるとのことだ。現在、前臨床試験を開始するための資金調達を行っている。老化に関連する多くの疾患には、健康な組織であっても細胞が劣化するという共通の発症メカニズムがあると考えられている。グロス教授とベン=サッソン教授の独創的なドラッグデザインプラットフォームにより、ヒト細胞において強力なオートファジー(代謝ストレスに適応するための基本的な細胞生存メカニズム)とマイトファジー(ストレスに応じて有害な影響を防止し細胞の恒常性を回復するミトコンドリア品質管理メカニズム)を促進する新規化合物群(デザイナージアミン)の発見を実現した。さらに、この化合物は、モデル生物である線虫の寿命と健康寿命を促進した。グロス教授、ベン=サッソン教授、およびヘブライ大学の同僚による論文は、これらの化合物の第一世代の生物学的特徴を詳細に記述しており、この分野の主要雑誌であるAutophagyに2022年6月1日にオンライン公開された。この論文は「識別可能なデザイナーズジアミンはミトファジーを促進し、それにより線虫の健康寿命を延ばし、酸化ダメージからヒト細胞を守る(Distinct Designer Diamines Promote Mitophagy, and Thereby Enhance Healthspan in C. elegans and Protect Human Cells Against Oxidative Damage)」と題されている。これらの化合物の発見を契機に、Vitalunga社は、加齢に伴う劣化の防止をターゲットとした、より高度な新規薬剤の開発に着手した。Vitalunga社独自のプラットフォームは、疾患組織における細胞の永続的な若返りを実現し、複数の老化関連疾患の予防と治療のための薬剤反応性統一標的を初めて可能にしたものである。
2022年7月28日、「タンパク質の宇宙をまるごと:AIがほぼすべての既知のタンパク質の形状を予測 - DeepMind社のAlphaFold ツールは約2億個のタンパク質の構造を決定した。(The Entire Protein Universe: AI Predicts Shape of Nearly Every Known Protein–DeepMind’s AlphaFold Tool Has Determined the Structures of Around 200 Million Proteins.)」と題された画期的な一歩を記した論文がNature誌に掲載された。この偉大な成果を受け、DeepMindのCEO兼共同創業者のデミス・ハサビス博士は、ニュースリリースで次のように書いている。DeepMind CEOが語る、記念すべき偉業
人類が乳糖を消化できる遺伝形質を進化させる何千年も前に、ヨーロッパの先史時代の人々は牛乳を消費していたことが、新研究で明らかになった。2022年7月27日にNature誌に掲載されたこの研究は、過去9,000年にわたる先史時代の牛乳の使用パターンをマッピングし、牛乳消費と乳糖耐性の進化について新たな知見を提供するものだ。この論文は「ヨーロッパにおける酪農、病気、ラクターゼ持続性の進化(Dairying, Diseases and the Evolution of Lactase Persistence In Europe)」と題されている。これまで、乳糖耐性が出現したのは、人々がより多くの牛乳や乳製品を消費できるようになったからだと広く考えられていた。しかし、ブリストル大学とロンドン大学(UCL)の科学者が、他の20カ国の共同研究者とともに主導したこの新しい研究は、飢饉と感染症への曝露が、牛乳や他の非発酵乳製品を摂取する能力の進化を最もよく説明できることを示している。今日のほとんどのヨーロッパの成人は不快感なく牛乳を飲むことができるが、今日の世界の成人の3分の2、そして5,000 年前のほぼすべての成人は、牛乳を飲みすぎると問題に直面する可能性がある。牛乳には乳糖が含まれており、この乳糖が消化されないと大腸に移動し、痙攣、下痢、鼓腸などを引き起こすため、乳糖不耐症と呼ばれている。しかし、この新研究は、今日の英国ではこのような影響はまれであることを示唆している。
シンシナティ大学の科学者と共同研究者による画期的な新研究で、新薬が脳卒中による損傷の修復を助ける可能性があることが示された。シンシナティ大学とケース・ウェスタン・リザーブ大学の研究者らは、2022年7月26日、前臨床研究をCell Reports誌に発表した。この論文は「CSPG受容体PTPσの阻害は、新生神経芽細胞の移動、軸索萌芽を促進し、脳卒中からの回復を促す。(Inhibition of CSPG Receptor PTPσ Promotes Migration of Newly Born Neuroblasts, Axonal Sprouting, and Recovery from Stroke.)」と題されている。現在、脳卒中による損傷を修復するFDA承認の薬剤は無い。この研究では、NVG-291-Rという薬剤が、重症虚血性脳卒中の動物モデルにおいて、神経系の修復と大幅な機能回復を可能にすることを発見した。また、この薬剤の分子標的を遺伝的に欠失させると、神経幹細胞にも同様の効果が見られるという。カリフォルニア大学医学部分子遺伝学・生化学科の准教授で、この研究の筆頭著者であるアグネス(ユー)・ルオ博士(写真)は、「運動機能、感覚機能、空間学習、記憶の著しい改善を示すデータに非常に興奮している」と述べている。
何世紀にも渡り放棄されたカリブ海の植民地が発見され、考古学的記録の誤りが発見され、バージニア州とメリーランド州の海岸沖にある防波島の歴史が書き換えられようとしている。 これらの一見無関係に思える事柄は、フロリダ自然史博物館のポスドク研究員であるニコラス・デルソル博士が考古学的遺跡で発見した牛の骨から回収した古代DNA の分析に着手した際に結びついた。 デルソル博士は、アメリカ大陸で牛がどのように家畜化されたかを理解したいと考えていた。その答えは、何世紀も前の歯に保存されている遺伝情報にあった。 しかし、そこには驚きの事実があった。 「それは偶然の発見だった」と彼は言う。 「私は博士号取得のために牛の歯の化石からミトコンドリア DNA の配列を決定していたが、その配列を分析したところ、標本の 1 つで何かが大きく異なっていることに気付いた。」それは、問題の標本である大人の臼歯の断片が、まったく牛の歯ではなく、馬のものだったからだ。2022年7月27日にPLoS ONE誌に発表された研究によると、この歯から得られたDNAは、アメリカ大陸の家畜化された馬のものとしては、これまでで最も古い塩基配列でもあるという。このオープンアクセス論文は「16世紀ハイチのカリブ海植民地時代の馬(Equus caballus)の最古の完全なmtDNAゲノムを解析した結果(Analysis of the Earliest Complete mtDNA Genome of a Caribbean Colonial Horse (Equus caballus) from 16th-Century Haiti)」と題されている。この歯は、スペインが最初に植民地化した集落の一つから出土したものだ。ヒスパニオラ島にあるプエルト・レアルという町は1507年に設立され、カリブ海から出航する船の最後の寄港地として何十年もの間、その役割を果たしていた。しかし、16世紀に海賊が横行し、違法貿易が盛んになると、スペインは島の他の場所で権力を固めざるを得なくなり、1578年に住民はプエルト・レアルからの立ち退きを命じられた。1578年、住民はプエルト・レアルからの立ち退きを命じられ、翌年にはスペイン政府によって破壊された。
メルボルン大学の研究者らによって、身体の活動によって筋力を促進する遺伝子が特定され、体を鍛えるメリットの一部を模倣した治療法開発の可能性が示唆された。2020年7月25日にCell Metabolism誌に掲載されたこの研究は、異なるタイプの運動が筋肉内の分子をどのように変化させるかを示し、その結果、すべてのタイプの運動で活性化し、筋力促進を担う新しいC18ORF25遺伝子が発見されたことを明らかにした。C18ORF25を持たない動物は、運動能力が低く、筋肉が弱くなる。この論文は「3つの運動様式におけるリン酸化プロテオミクスにより、骨格筋機能を制御するAMPK基質として標準的なシグナル伝達とC18ORF25が同定された(Phosphoproteomics of Three Exercise Modalities Identifies Canonical Signaling and C18ORF25 As an AMPK Substrate Regulating Skeletal Muscle Function)」と題されている。プロジェクトリーダーのベンジャミン・パーカー博士は、C18ORF25遺伝子を活性化することで、筋肉が必ずしも大きくならずに、より強くなることが確認できたと述べている。「この遺伝子を特定することは、健康的な加齢や筋肉萎縮の病気、スポーツ科学、さらには家畜や食肉生産の管理方法にも影響を与える可能性がある。というのも、最適な筋肉機能を促進することは、健康全般を予測する最良の指標の1つだからだ」「運動は、糖尿病、心血管疾患、多くの癌を含む慢性疾患を予防・治療できることが分かっている。現在、様々なタイプの運動が、どのようにこれらの健康増進効果をもたらすかを分子レベルでより良く理解することで、この分野が、新しい、より良い治療法を利用できるようになることを期待している。」と、パーカー博士は語っている。
医者に行くと泣きたくなることがあるが、新研究によれば、医者は将来その涙を有効利用できるようになるかもしれない。2022年7月20日にACS Nano誌に掲載された論文で、ハーバード大学と中国の温州医科大学の研究チームは、涙から採取したエクソソームを精製するナノ膜システムを開発し、疾患バイオマーカー探索のための迅速な分析を可能にしたとの報告がなされた。iTEARSと名付けられたこのプラットフォームは、症状のみに頼らず、多くの疾患に対して、より効率的で侵襲性の低い分子診断が可能になると期待される。このオープンアクセス論文は「迅速分離システム: iTEARSによる涙のエクソソーム解析で病気の秘密を発見(Discovering the Secret of Diseases by Incorporated Tear Exosomes Analysis Via Rapid-Isolation System: iTEARS)」と題されている。病気の診断は、患者の症状の評価に依存することが多いが、初期段階では観察不能であったり、報告の信頼性に欠けることがある。エクソソームと呼ばれる小胞構造から特定のタンパク質や遺伝子など、患者から採取したサンプルから分子的な手がかりを特定できれば、診断の精度を向上させることができる。しかし、これらのサンプルからエクソソームを単離する現在の方法は、長くて複雑な処理工程や大量のサンプルを必要としていた。涙液は、一度に採取できる量はごくわずかだが、非侵襲的に素早く採取できるため、サンプル採取に適している。そこで、ハーバード大学医学部のLuke Lee博士と温州医科大学のFei Liu博士らは、もともと尿や血漿からエクソソームを分離するために開発したナノ膜システムを用いて、涙からこの小胞を迅速に取得し、疾患バイオマーカーを分析できないかと考えた。
進行したメラノーマ患者において、脳転移は癌関連死の最も一般的な原因の一つであり、非常に頻繁に発生する。新しい免疫療法はメラノーマの脳転移を有する一部の患者に有効だが、メラノーマが脳に転移する理由や多くの治療法の奏効率が低いことについては、ほとんど分かっていなかった。このたび、コロンビア大学の研究者らは、メラノーマの脳転移巣内の細胞に関する最も包括的な研究を完了し、新世代の治療法の開発に拍車をかける可能性のある詳細な情報を公表した。「脳転移は、メラノーマ患者において極めて一般的だが、その基礎となる生物学については、これまで初歩的な理解しか得られていなかった。我々の研究は、これらの腫瘍のゲノム、免疫学、空間構成について新たな洞察を与え、さらなる発見と治療法の探求の基礎となるものだ。」と、本研究を主導したコロンビア大学ヴァージロス内科大学助教授のベンジャミン・イザール医学博士は語っている。この研究成果は、2022年7月7日、Cell誌のオンライン版に掲載された。この論文は「治療未経験のヒト黒色腫脳転移の生態系の分析(Dissecting the Treatment-Naive Ecosystem of Human Melanoma Brain Metastasis)」と題されている。革新的な手法で、より深い分析が可能に
ヒトのゲノムには、宿主の利益を考えず、自己増殖のみを目的とする「利己的な遺伝要素」が散見される。利己的な遺伝子要素は、例えば、性比を歪め、生殖能力を損ない、有害な突然変異を引き起こし、さらには集団絶滅を引き起こす可能性もあるなど、大混乱を引き起こすことがある。ロチェスター大学の生物学者であるアマンダ・ララクエンテ准教授(写真)とダブン・プレスグレーブス教授は、集団ゲノム解析法を用いて、「Segregation Distorter(SD)」と呼ばれる利己的遺伝要素の進化と影響に初めて光を当てた。2022年4月29日にeLifeに掲載された論文ではSDが染色体構成と遺伝的多様性に劇的な変化をもたらしたと報告している。このオープンアクセス論文は「利己的な分離歪みの超遺伝子駆動、組換え、および遺伝的負荷に関する上位性の選択(Epistatic Selection on a Selfish Segregation Distorter Supergene-Drive, Recombination, and Genetic Load)」と題されている。ゲノムシークエンスで初めて
ソーク研究所の研究者らは、脱毛症(人の免疫システムが自身の毛包を攻撃し、脱毛を引き起こす疾患)の一般的な治療法の予想外の分子標的を発見した。この研究成果は、2022年6月23日にNature Immunologyに掲載され、制御性T細胞と呼ばれる免疫細胞が、ホルモンをメッセンジャーとして皮膚細胞と相互作用し、新しい毛包を生成して髪を成長させる仕組みが説明されている。「長い間、制御性T細胞は、自己免疫疾患における過剰な免疫反応を減少させる仕組みについて研究されてきた」と、ソーク研究所NOMIS免疫生物学・微生物病原学センターの准教授であるイェー・チェン博士は述べている。このNature Immunologyの論文は、「グルココルチコイドシグナルと制御性T細胞は協調して毛包幹細胞ニッチを維持する(Glucocorticoid signal and regulatory T cells cooperate to maintain the hair-follicle stem-cell niche. )」と題されている。この研究者らは、脱毛の研究から始めたわけではない。彼らは、自己免疫疾患における制御性T細胞とグルココルチコイドホルモンの役割について研究することに興味があった。(グルココルチコイドホルモンは、副腎やその他の組織で作られるコレステロール由来のステロイドホルモンである)。彼らはまず、多発性硬化症、クローン病、喘息において、これらの免疫成分がどのように機能しているかを調べた。
指紋や虹彩などの生体認証は、スパイ映画の定番であり、それらのセキュリティ対策を回避しようとすることは、しばしば核心的なターニングポイントになる。しかし、最近では、指紋認証や顔認証が多くの携帯電話に搭載されるようになり、この技術はスパイに限定されたものではない。今回、九州大学、東京大学、名古屋大学そしてパナソニック インダストリー株式会社の研究グループは、バイオメトリクス・セキュリティのツールキットに、人の息の匂いという新たなオプションを追加する可能性を見出し、呼気に含まれる化合物を分析して個人を特定できる嗅覚センサーを開発した。この論文は2022年5月20日にChemical Communicationsに掲載され、「Breath Odor-Based Individual Authentication by an Artificial Olfactory Sensor System and Machine Learning(人工嗅覚センサーシステムと機械学習による呼気臭に基づく個人認証)」と題されている。機械学習と組み合わせて、16チャンネルのセンサーアレイで作られたこの「人工の鼻」は、平均97%以上の精度で最大20人の個人を認証することができたという。情報化時代において、バイオメトリクス認証は貴重な資産を守るために重要な手段だ。指紋、掌紋、声、顔といった一般的なものから、耳音響や指の静脈といったあまり一般的ではないものまで、機械が個人を特定するために利用できるバイオメトリクスはさまざまである。
ラトガース大学の科学者が国際チームの一員として、土壌や水、一部の食品に含まれ、体内の抗酸化作用を高める必須微量ミネラルであるセレンを25の特殊なタンパク質に組み込むプロセスを解明し、癌から糖尿病まで多くの疾患の新しい治療法の開発に役立つ発見をした。この研究は、2022年6月16日付けのScience誌の論文で詳述されており、細胞や生物の生物学の多くの側面にとって重要な、セレンが細胞内の必要な場所に到達する過程について、これまでで最も詳細な説明がなされている。まず、セレンは必須アミノ酸であるセレノシステイン(Sec)の中に封入される。Secは、25種類のいわゆるセレノプロテインに取り込まれ、これらのタンパク質はすべて、細胞や代謝のプロセスの鍵を握っている。ラトガース大学ロバート・ウッド・ジョンソン医科大学生化学・分子生物学科のポール・コープランド教授(PhD)らは、これらの重要なメカニズムの仕組みを詳細に理解することは、新しい治療法の開発にとって極めて重要であるとしている。この研究の著者であるコープランド博士は、「この研究によって、これまで見たこともないような構造が明らかになり、そのうちのいくつかは、生物学全体で見てもユニークなものだ」と述べている。このScience誌の論文は「セレノシステインUGAコドンを解読する哺乳類リボソームの構造(Structure of the Mammalian Ribosome As It Decodes the Selenocysteine UGA Codon)」と題されている。コープランド博士と研究チームは、特殊な低温電子顕微鏡を使って、細胞のメカニズムを可視化することに成功した。この顕微鏡は、光ではなく電子ビームを使って、複雑な生物学的構造をほぼ原子レベルの分解能で3次元画像化する。このプロセスでは、分子複合体の凍結サンプルを使用し、高度な画像処理、すなわち現在の膨大なコンピューター処理能力を用いて何千もの画像をつなぎ合わせ、3次元断面図や、生体分子内の動きを伝えるストップモーションアニメーションを作成することができる。その結果、タンパク質やその他の生体分子の複雑な構造、さらにはこれらの構造が細胞の「機械」として機能する際にどのように動き、変化するかを見ることができるようになったのだ。
狂犬病ウイルスは毎年59,000人を殺し、その犠牲者の多くは子供だ。一部の被害者(特に子供達)は、手遅れになるまで気づかないことが多い。その他の人々にとって、高額な狂犬病治療プランは論外だ。平均3,800ドルの費用が掛かる治療は誰もが利用可能ではなく、世界中のほとんどの人々に考えられない経済的負担をもたらする。一方で狂犬病ワクチンは治療よりもはるかに手頃な価格で投与が簡単だ。しかし、これらのワクチンには大きな欠点もある。「狂犬病ワクチンは生涯にわたる保護を提供しない。ペットに3歳まで毎年接種する必要がある。」 「現在、人間と家畜のための狂犬病ワクチンは、死んだウイルスから作られている。しかし、この不活化プロセスにより、分子の形が崩れる可能性がある。そのため、これらのワクチンは免疫系に適切な形を示していない。より良い形でより構造化されたワクチンを作った場合、免疫はより長く続くだろうか?」とラホーヤ免疫学研究所(LJI)のエリカ・オルマン サファイア教授は述べている。パスツール研究所のエルヴェ・ブーリィ博士が率いるチームと協力して、サファイア教授と彼女のチームは、より良いワクチン設計への道を発見したという。Science Advances で2022年6月17日に公開された新研究で、この研究者らは、脆弱な「三量体」の形で狂犬病ウイルス糖タンパク質を調べた最初の高解像度研究の1つを共有している。このオープンアクセス論文は、「狂犬病ウイルス糖タンパク質三量体が融合前特異的中和抗体に結合した構造(Structure of the Rabies Virus Glycoprotein Trimer Bound to a Prefusion-Specific Neutralizing Antibody.)」と題されている。「狂犬病糖タンパク質は、狂犬病がその表面に発現する唯一のタンパク質だ。つまり、感染時に中和抗体の主要な標的になるだろう」「狂犬病は我々が知っている中で最も致命的なウイルスだ。 それは我々の歴史の大部分を占めている。我々は何百年もの間、その曲者と一緒に暮らしてきた」と、LJIの社長兼CEOを兼務するサフィア博士は付け加えた。「しかし、科学者はその表面分子の組織化を観察したことがない。 より効果的なワクチンと治療法を作るためにその構造を理解すること、そして狂犬病やそのような他のウイルスがどのように細胞に侵入するかを理解することが重要だ。」と、研究の筆頭著者を務めるLJIポスドクのヘザー・キャラウェイ博士は述べている。
中国のBGIリサーチの科学者が率いる国際研究グループは、単一細胞技術を使ってアリの脳を研究し、アリのコロニー内での社会的分業が、細胞レベルでの脳の機能特化に反映されていることを初めて明らかにした。2022年6月16日にNature Ecology & Evolutionに掲載された研究「アリの超生物における分業の神経基盤を追跡する単一細胞トランスクリプトームアトラス(A Single-Cell Transcriptomic Atlas Tracking the Neural Basis of Division of Labour in an Ant Superorganism)」では、BGIグループのBGIリサーチ、中国科学アカデミー昆明動物学研究所, コペンハーゲン大学などの研究者が、BGIのDNBeLab単一細胞ライブラリプラットフォームを応用し、ファラオアリの脳から20万以上の単一核トランスクリプトームを取得し、労働者、雄、雌(処女女王)、女王というこの種のアリのすべての成体表現型を網羅する単一細胞トランスクリプトームマップを構築した。アリは1億4千万年以上前から存在する地球上で最も成功した生物の一つだ。アリのバイオマス(推定個体数に平均体重をかけたもの)は、ヒトのバイオマスに匹敵すると言われている。アリの成功は、一般に、生殖分業が明確で、社会的行動が顕著であることに起因すると考えられている。アリのコロニーは、1世紀以上にわたって超生物として概念化されてきた。今回、単一細胞技術を駆使して、アリの脳の細胞の複雑さを系統的に明らかにし、同じコロニー内の個体間の脳細胞の組成の違いを評価することに成功した。
ミシガン大学ローゲル癌センターの科学者らは、脳腫瘍の重要な経路を阻害する低分子を発見した際は楽観的だった。しかし、阻害剤を血流にのせて脳に送り込み、腫瘍に到達させるにはどうしたらよいかという問題が立ちはだかった。そこで、複数の研究室と共同で、阻害剤を封入したナノ粒子を作製したところ、予想以上の成果が得られた。このナノ粒子は、マウスモデルの腫瘍に阻害剤を送達し、免疫系をオンにして癌を消滅させることに成功しただけでなく、このプロセスが免疫記憶を誘発し、再導入された腫瘍も消滅させたのである。「誰もこの分子を脳に入れることができなかった。これは本当に大きなマイルストーンだ。」と、ミシガン大学医学部のR.C. Schneider Collegiate Professor of Neurosurgeryであるマリア・G・カストロ博士は述べている。カストロ博士は、ACS Nano誌に掲載されたこの研究の主執筆者だ。「多くの癌種で生存率が向上しているにもかかわらず、神経膠腫は依然として頑強で、診断から5年後に生存している患者はわずか5%だ」と、研究著者でミシガン大学医学部脳神経外科のRichard C. Schneider 大学教授であるペドロ・R・ローウェンシュタイン医学博士は述べている。
長寿の秘訣のひとつは、簡単とまではいかないまでも、「食べる量を減らす」ことだ。カロリーを制限することで、より健康で長生きできることは、さまざまな動物を使った研究で明らかにされている。そして今、新たな研究により、この長寿効果には身体の1日のリズムが大きく関わっていることが示唆された。1日のうち最も活動的な時間帯にのみ食事をすることで、カロリーを抑えた食事をしたマウスの寿命が大幅に延びたと、ハワードヒューズ医学研究所のジョセフ・高橋博士(写真)らが2022年5月5日、Science誌で報告した。この論文は「カロリー制限の早期開始による概日リズムがC57BL/6J雄マウスの長寿を促進する(Circadian Alignment of Early Onset Caloric Restriction Promotes Longevity in Male C57BL/6J Mice)」と題されている。彼のチームが数百匹のマウスを4年間かけて調査したところ、カロリー低減食だけで動物の寿命が10%延びた。しかし、マウスが最も活動的になる夜間のみ減量食を与えると、寿命が35%延びた。カロリーを抑えた食事と夜間の食事の組み合わせにより、マウスの寿命は通常2年であるが、さらに9カ月延長された。人間でいえば、昼間の食事に制限をかけるようなものである。テキサス大学サウスウェスタン医学センターの分子生物学者である高橋博士は、この研究は、特定の時間帯にだけ食事をすることを強調するダイエット計画に関する論争を解きほぐすのに役立つと言う。ニューイングランド・ジャーナル・オブ・メディシン誌に掲載された他の研究者の最近の報告によれば、このようなダイエット法は人間の体重減少を速めないかもしれないが、健康上のメリットをもたらし、寿命を延ばす可能性があるとのことだ。高橋博士のチームの研究結果は、加齢における代謝の重要な役割を浮き彫りにしているとジーン・メイヤー 米国農務省高齢者栄養研究センター(Jean Mayer USDA Human Nutrition Research Center on Aging)の栄養科学者で、この研究には関わっていないサイ・クルパ・ダス博士は言う。彼女は「これは非常に有望で画期的な研究だ」と述べている。
パーキンソン病は、運動に関する症状、特に震えやこわばりでよく知られているかもしれない。しかし、この病気は発声を妨げることでも知られており、パーキンソン病患者の声は柔らかい単調なものになる。これらの症状は、発症のかなり早い時期、つまり運動関連の症状より数十年も前に現れることが研究により示唆されている。アリゾナ大学の神経科学者の新しい研究により、パーキンソン病とよく関連する特定の遺伝子が、声に関する問題の背後にある可能性が示唆された。この発見は、パーキンソン病患者の早期診断と治療につながる可能性がある。この研究は、理学部の神経科学および言語聴覚科学の助教授であるジュリー・E・ミラー博士の研究室で行われた。ミラー博士は、神経科学部門と神経科学大学院の学際的プログラムを兼任しており、アリゾナ大学BIO5研究所のメンバーでもある。この研究は、2022年5月4日(水)に科学雑誌PLOS ONEに掲載された。ミラー博士の研究室の元博士課程学生で、現在ジョンズ・ホプキンス大学の博士研究員であるセザール・A・メディナ氏が論文の主執筆者だ。また、アリゾナ大学の元学部生で、間もなく医学部-ツーソン校に入学予定のエディ・バルガス氏と、神経科学科の研究員であるステファニー・マンガー氏が研究に参加した。このオープンアクセスのPLOS One論文は「歌専用の前脳経路におけるαシヌクレインの過剰発現によるパーキンソン病モデルにおける発声変化(Vocal Changes in a Zebra Finch Model of Parkinson's Disease Characterized by Alpha-Synuclein Overexpression in the Song-Dedicated Anterior Forebrain Pathway)」と題されている。ユニークで理想的なヒトの発声研究モデル
100年の歴史を持つ結核のBCG(Bacille Calmette-Guérin)ワクチンは、世界で最も古く、最も広く使われているワクチンの一つで、毎年1億人の新生児の予防接種に使われている。結核が蔓延している国で接種されるこのワクチンは、驚くことに、結核とは無関係の複数の細菌やウイルスの感染から新生児や幼児を守ることが分かっている。COVID-19の重症度を下げることができるという証拠もあるほどだ。BCGワクチンの何が特別なのだろうか?どうしてそんなに広範囲に乳児を守ることができるのだろうか?それはまだほとんど分かっていない。ボストン小児病院のプレシジョンワクチンプログラムの研究者は、その作用機序を理解するために、初期予防接種を研究する国際チームであるEPIC(The Expanded Program on Immunization Consortium)と協力し、強力な「ビッグデータ」アプローチを用いてBCGを接種した新生児の血液サンプルを収集、包括的にプロファイル化した。彼らの研究は、2022年5月3日にCell Reports誌オンライン版に掲載され、BCGワクチンが自然免疫系反応と相関する代謝物や脂質の特異的変化を誘発することを発見した。この研究結果は、新生児など免疫系が異なる脆弱な集団において、他のワクチンをより効果的にするための手がかりとなるものだ。このオープンアクセス論文は「バシル・カルメット・ゲラン・ワクチンは、生体内および生体外のヒト新生児の脂質代謝をプログラムする(Bacille Calmette-Guérin Vaccine Reprograms Human Neonatal Lipid Metabolism in Vivo and in Vitro)」と題されている。
スクリプス研究所の科学者らは、体内の薬物と標的との結合部位を、さまざまな組織にわたって、これまでよりも高い精度で画像化する方法を開発した。この新しい方法は、医薬品開発における日常的なツールになる可能性がある。CATCHと呼ばれるこの新しい方法は、薬物分子に蛍光タグを取り付け、化学的手法により蛍光シグナルを改善するものだ。2022年4月27日にCell誌に掲載されたこの論文は「哺乳類組織における細胞性薬物ターゲットの特定(In situ Identification of Cellular Drug Targets in Mammalian Tissue)」と題されている。この研究者らは、この方法を複数の異なる実験薬で実証し、個々の細胞内のどこで薬物分子が標的にヒットしたかを明らかにした。「この方法によって、ある薬が他の薬よりも強力である理由や、ある薬に特定の副作用がある一方で別の薬にはない理由を、比較的簡単に知ることができるようになる」と、研究主任のリー・イェ博士(スクリプス研究所の神経科学助教授、化学・化学生物学におけるアバイド・ビヴィジョン講座)は語っている。この研究の筆頭著者であるパン・シェンユアン氏は、イェ研究室の大学院生である。また、この研究は、スクリプス研究所の化学生物学ギルラ講座のベン・クラバット博士の研究室との密接な共同研究でもある。「生物学者と化学者が日常的に共同研究を行っているスクリプス研究所のユニークな環境が、この技術の開発を可能にしたのだ」と、イェ博士は語る。
ある新しい研究により、科学者らは脳卒中研究でかつて人気を博したものの議論の的となっていたアイデアを再考することになった。脳卒中の後遺症として、過剰に興奮した神経細胞を落ち着かせることで、酸素不足で損傷している神経細胞を殺す可能性のある毒性分子が放出されるのを防ぐことができると、神経科学者らは考えていたのである。この考えは、細胞や動物を使った研究によって裏付けられていたが、多くの臨床試験で脳卒中患者の予後を改善できなかったため、2000年代前半には支持されなくなった。しかし、新たなアプローチにより、この考えはあまりにも早く捨て去られた可能性があることが明らかになった。この新しい知見は、2022年2月25日にBrain誌に掲載された。この論文は「多系統のGWASが虚血性脳卒中後の転帰と関連(Multi-Ancestry GWAS Reveals Excitotoxicity Associated with Outcome After Ischaemic Stroke)」と題されている。ワシントン大学医学部(セントルイス)の研究者らは、脳卒中を経験した約6,000人の全ゲノムをスキャンし、脳卒中後の極めて重要な最初の24時間以内の回復に関連する2つの遺伝子を同定した。脳卒中の発症から24時間以内に起こる事象は、良きにつけ悪しきにつけ、脳卒中患者の長期的な回復への道筋をつけるものである。この2つの遺伝子は、いずれも神経細胞の興奮性の制御に関与していることが判明し、神経細胞の過剰な刺激が脳卒中の転帰に影響を及ぼすことを示す証拠となった。共同研究者のジン・モー・リー医学博士(Andrew B. and Gretchen P. Jones教授兼神経科長)は、「興奮毒性が脳卒中の回復に本当に重要なのか、という疑問はずっと残っている。興奮毒性のブロッカーを用いれば、マウスで脳卒中を治すことができる。しかし、ヒトでは多くの臨床試験を行ったが、どれもこれも陰性だった。今回の研究では、2万個の遺伝子のうち、上位2つの遺伝子が、神経細胞の興奮に関わる機構を指し示している。これは非常に驚くべきことだ。これは、興奮毒性がマウスだけでなく、ヒトにおいても重要であることを示す最初の遺伝学的証拠だ。」と述べている。毎年、米国では、80万人近くが、最も一般的な脳卒中である虚血性脳卒中に罹患している。虚血性脳卒中は、血栓が血管を塞いで脳の一部の酸素が遮断されたときに起こり、突然のしびれ、脱力感、混乱、会話困難などの症状を誘発する。その後24時間以内に、症状が悪化する人もいれば、安定または改善する人もいる。
コペンハーゲン大学神経科学科の脳科学者ビルギッテ・コルヌム博士(写真)は、世界最大級の睡眠学会が開かれるローマに到着した際、至るところに、「日中の眠気を覚ましたい」とか「夜間の脳の働きを止めたい」などという製薬会社のブースや資料、キャンペーンばかりで非常に驚かされたという。その中で、最近、睡眠の研究で注目されているのが、脳細胞に存在するタンパク質「ヒポクレチン(Hypocretin)」である。というのも、ヒポクレチンは、寝つきが悪くなる不眠症や、日中の覚醒度が低下するナルコレプシーに関与していると考えられているからだ。不眠症の人は脳内のヒポクレチンが多すぎる可能性があり、ナルコレプシーの人は少なすぎる可能性がある。また、うつ病やADHD(注意欠陥多動性障害)などの精神疾患にも、ヒポクレチンが関与していると考えられている。脳内のヒポクレチン系については、すでに多くのことが知られている。2018年にカナダで導入されたばかりの、ヒポクレチンの作用に対抗する不眠症の新薬もある。しかし、コルヌム博士によると、問題は、ヒポクレチンが細胞内でどのように制御されているのかについて、ほとんど分かっていないことだという。そこで、コルヌム博士らはこの問題に光を当てるべく、新たな研究に着手し、2022年4月22日にPNASに論文が掲載された。この研究は、マウス、ゼブラフィッシュ、ヒトの細胞を用いた試験を組み合わせたもので、研究者らはコペンハーゲン大学細胞分子医学科の仲間たちと協力した。このオープンアクセス版のPNAS論文は「進化的に保存されたmiRNA-137は神経ペプチドであるヒポクレチン/オレキシンを標的として、覚醒/睡眠比を調節する(The Evolutionarily Conserved miRNA-137 Targets the Neuropeptide Hypocretin/Orexin and Modulates the Wake to Sleep Ratio)」と題されている。睡眠調節に関連するマイクロRNA
ペンシルバニア大学およびドイツ・ドレスデン工科大学の研究者らは、重度の歯周病などの疾患と関節炎との関連性が骨髄に辿り着くことを実証した。免疫系は記憶する。この記憶は、過去に細菌やウイルスなどの脅威と遭遇したときに呼び起こされたもので、多くの場合は財産となる。しかし、その記憶が慢性炎症のような体内の要因によって呼び起こされた場合、誤った免疫反応を永続させ、有害なものになる可能性がある。ペンシルベニア大学歯学部の研究者らは、ドレスデン工科大学の研究者を含む国際チームと共同で、自然免疫記憶が、ある種の炎症状態(この例では歯周病)を引き起こし、骨髄の免疫細胞前駆体に変化を与えることによって、別のタイプの炎症(ここでは関節炎)に対する感受性を高めるメカニズムを明らかにした。研究チームは、マウスモデルを用いて、骨髄移植を受けた患者が、そのドナーが炎症性歯周病であった場合、より重度の関節炎を発症する傾向があることを実証した。このCellに掲載された論文は「骨髄造血の不適応自然免疫トレーニングと炎症性合併症の関連(Maladaptive Innate Immune Training of Myelopoiesis Links Inflammatory Comorbidities)」と題されている。「歯周炎と関節炎をモデルにしているが、今回の発見は、これらの例を凌駕している。これは、実際、中心的なメカニズムであり、様々な併存疾患との関連性の根底にある統一原理だ。」と、ペンシルベニア大学歯学部教授で、この研究の責任著者であるジョージ・ハジセンガリス博士は述べている。研究者らは、このメカニズムが、骨髄ドナーの選別方法の再考を促すかもしれないと指摘している。なぜなら、基礎にある炎症性疾患によって引き起こされたある種の免疫記憶を持つドナーは、骨髄移植を受けた人を炎症性疾患の高いリスクにさらすかもしれないからだ。骨髄における基礎
運動で糖尿病がもたらすダメージに対抗する一つの方法は、糖尿病によって既存の血管が破壊されたときに新しい血管を成長させるという人間の自然なシステムを活性化させることであるという報告がなされた。 ジョージア医科大学(MCG)血管生物学センターの専門家は、「血管新生とは新しい血管を形成する能力であり、糖尿病は既存の血管を傷つけるだけでなく、病気や怪我に直面したときに新しい血管を育てるこの生来の能力を阻害する」と述べている。 内皮細胞は我々の血管を覆っており、その新しい血管の成長に不可欠だ。このたび、MCGの研究者らは、糖尿病の場合、45分間の適度な運動でも、より多くのエクソソームが、血管新生を開始させるタンパク質ATP7Aをこれらの細胞に直接多く供給できることを初めて明らかにした。研究グループは、2022年2月10日にThe FASEB Journalに掲載された論文でこのことを報告している。このオープンアクセス論文は「2型糖尿病において運動が循環系エクソソームの血管新生機能を改善する。エクソソームSOD3の役割(Exercise Improves Angiogenic Function of Circulating Exosomes in Type 2 Diabetes: Role of Exosomal SOD3)」と題されている。特にパンデミック時には、我々が頼りにしている最も洗練された効率的な配送サービスとは異なり、エクソソームが運ぶものは、どこから来てどこへ向かうかによると、MCG血管生物学者で循環器内科医の深井透医師は言う。深井教授と共同研究者のMCG血管生物学者である深井(牛尾)真寿子博士は、これらの有用なエクソソームの起源についてまだ確信を持っていないが、それらが内皮細胞に届けられる場所の1つは明らかであると述べている。2型糖尿病モデル動物と健康な50歳代の被験者に、マウスは2週間、ヒトは45分間の有酸素運動をさせたところ、内皮細胞に付着したエクソソーム中のATP7Aレベルが増加した。この時点では、運動はマウスの体重に大きな影響を与えなかったが、内皮機能のマーカーや血管新生に必要な血管内皮成長因子などの因子が増加したと科学者らは指摘している。運動によって、強力な天然抗酸化物質である細胞外スーパーオキシドジスムターゼ(SOD3)の量も増加したが、ATP7Aは必須ミネラルである銅を細胞に運搬することでも知られており、SOD3を有効に活用するためには、より重い負荷がかかると深井(牛尾)真寿子研究員は述べている。
脂質代謝は心血管系疾患や2型糖尿病の発症に重要な役割を担っている。しかし、その分子的な関係についてはほとんどわかっていない。ドイツ糖尿病研究センター(DZD)のファビアン・アイケルマン博士率いる研究チームは、最新の分析法であるリピドミクスを用いて、心血管疾患および2型糖尿病に対して統計的に関連する脂質を特定した。さらに、不飽和脂肪酸(FA)の比率を高めた食事により、リスク関連脂質が減少し、低リスクの脂質が増加することを明らかにした。この研究成果は、2022年4月15日付の『Circulation』に掲載された。このオープンアクセス論文は、「ヒト血漿中の深部リピドミクス-心代謝疾患リスクと食事脂肪調節の効果(Deep Lipidomics in Human Plasma-Cardiometabolic Disease Risk and Effect of Dietary Fat Modulation)」と題されている。心血管疾患は、世界における死亡原因の第1位であり、年間約1800万人が亡くなっている。2型糖尿病の患者は、心臓発作や脳卒中にかかるリスクが2~3倍高くなると言われている。罹患者数は数十年にわたり着実に増加し続けている。ドイツではすでに800万人以上の人が2型糖尿病を患っている。科学的な予測によると、この数字は2040年までに約1,200万人にまで増加すると言われている。そのため、糖尿病の発症を予防あるいは軽減するために、疾患の発症を早期に示すバイオマーカーを特定することが強く望まれている。これまでの研究から、心血管疾患や2型糖尿病は脂質代謝と密接な関係があることが明らかになっている。これらの関係を分子レベルで解明するために、科学者らは数年前からリピドミクス分析を利用している。これは、血漿中の脂肪酸プロファイルを非常に詳細に把握することができる最新の分析手法である。脂肪酸は、主に脂質と呼ばれる複雑な分子の一部として生体内に存在する。脂質はその分子構造に基づいて、多数の異なる脂質クラスおよびタイプに分類される。生体内のすべての脂質の総体は、"リピドーム "と呼ばれている。
免疫療法は多くの癌患者を救うことに成功したが、それでも大多数の患者にはこれらの治療が効かないため継続的な研究が必要だ。2022年4月20日、スローンケタリング研究所(SKI)の研究者は、最近発見された新しい免疫細胞が免疫療法の良いターゲットになる可能性があり、反応する人としない人のギャップを狭めるのに役立つかもしれないという期待についてNature誌に報告した。この論文は「自己反応性自然免疫型T細胞を介した癌免疫のプログラム(Programme of Self-Reactive Innate-Like T Cell-Mediated Cancer Immunity)」と題されている。この新しく発見された細胞は、科学者達がキラー自然免疫様T細胞と呼んでいるが、多くの免疫療法の従来の標的である細胞障害性(別名「キラー」)T細胞とは、注目すべき点で異なっている。1つは、細胞傷害性T細胞のように長時間の活動で疲弊することがないことである。そして、癌が潜んでいる組織により深く入り込むことができる。これらのユニークな性質が、免疫療法のターゲットとして魅力的なのだ。「このキラーT細胞は、癌治療の標的として、あるいは遺伝子操作によって利用できると考えている。従来のT細胞よりも固形癌に到達して死滅させる能力が高いかもしれない。」と、SKIの免疫学者で今回の研究の主執筆者であるミン・リー博士(写真)は述べている。細胞を特徴づけるものを突き止めるリー博士のチームは、2016年にこの珍しい細胞集団の存在を初めて報告した。そのとき、この細胞が癌細胞を殺す力を持っていることは彼のチームにとって明らかだったが、この細胞がどこから来たのか、どのように働くのかについてはほとんど分かっていなかった。この新しい研究のために、リー博士と同僚らは、単一細胞解析やCRISPRゲノム編集などのさまざまな技術を駆使して、この細胞の特徴をさらに明らかにした。その結果、いくつかの驚くべき発見があった。ひとつは、自然免疫系キラーT細胞は免疫チェックポイント分子PD-1を作らず、その結果、典型的なキラーT細胞のように疲弊することもないようだということである。これは、免疫細胞治療の可能性を秘めた魅力的な機能である。また、この細胞は、癌細胞上の異なるマーカー、すなわち抗原を認識するようだ。従来のキラーT細胞が特定の変異した抗原(ネオアンチゲン)を認識するのに対し、自然免疫系キラーT細胞は変異していない(つまり正常な)抗原をより広範囲に認識するのである。また、キラーT細胞は、樹状細胞などの抗原提示細胞に頼らず、危険そうな抗原の存在を知らせてくれる。このように、キラー自然免疫細胞は、常に攻撃の準備を整えている自然免疫細胞のような働きをする。また、従来のT細胞とは異なり、キラーT細胞は血液やリンパ液を循環し、リンパ節にとどまることはない。むしろ、全身の組織に直接たどり着き、そこで危険を察知するようだ。これらの特徴から、キラーT細胞は免疫療法のターゲットとして特に注目されていると、リー博士は言う。
ワイルコーネルメディスンの研究者らは、脳に常駐する免疫細胞の重要なシグナル伝達経路を阻害することで、脳の炎症を鎮め、それによりアルツハイマー病やその他の神経変性疾患における病気の進行を遅らせることができる可能性を示唆した。この研究結果は、神経変性疾患に対する新たな治療戦略の可能性を示している。神経変性疾患は、高齢者に比較的よく見られる疾患で、今のところ、有効な疾患修飾治療法がない。 脳の炎症、特にミクログリアと呼ばれる脳内の免疫細胞の活性化を介した炎症は、神経変性疾患の共通の特徴として長い間指摘されてきた。また、タウと呼ばれる神経細胞タンパク質の異常な糸状の凝集体『タングル』が広がることも、これらの疾患の特徴としてよく知られている。研究チームは、このタウの絡まりが、NF-κB経路と呼ばれる多機能シグナル伝達経路を介して、ミクログリアの炎症活性化の引き金となることを明らかにした。タウに基づくアルツハイマー病モデルマウスでミクログリアのNF-κBシグナルを阻害すると、免疫細胞が炎症状態から大きく脱却し、動物の学習・記憶障害が回復した。2022年4月12日にNature Communicationsに掲載されたこのオープンアクセス論文は、「ミクログリアNF-κBは、タウ障害マウスモデルにおいてタウの拡散と毒性を促進する(Microglial NF-κB Drives Tau Spreading and Toxicity in a Mouse Model of Tauopathy)」と題されている。
ヒトの染色体では、DNAがタンパク質で覆われ、非常に長いビーズのようなひも状になっている。この「ひも」は、細胞が遺伝子発現を制御したり、DNAの修復を促進したりするなどの機能を持ち、多数のループに折り重なっていることが知られている。MITの新しい研究によると、これらのループはこれまで考えられていたよりも非常に動的であり、寿命も短いことが示唆された。今回の研究では、研究チームは生きた細胞内のゲノムの動きを約2時間にわたって観察することができた。その結果、ゲノムが完全にループしている時間は全体の3〜6%に過ぎず、ループは10〜30分程度しか持続しないことが判明した。2022年4月14日にサイエンス誌に掲載されたこの論文は「CTCFとコヒーシンを介したクロマチンループのダイナミクス、ライブセルイメージングによって明らかに(Dynamics of CTCF- and Cohesin-Mediated Chromatin Looping Revealed by Live-Cell Imaging)」と題されている。この結果は、ループが遺伝子発現に及ぼす影響に関する科学者の理解を修正する必要があることを示唆していると、この研究者らは述べている。「この分野の多くのモデルは、静的なループがこれらのプロセスを制御しているという図式だった。今回の論文は、この図式が実は正しくないことを示している。これらのドメインの機能状態は、もっとダイナミックであることを示唆している。」と、MIT生物工学部の助教授であるアンデルス・セイル・ハンセン博士は語っている。ハンセン博士は、MITの医用工学・科学研究所と物理学科の教授であるレオニード・ミルニー博士と、ドイツ・ドレスデンのマックスプランク分子細胞生物学・遺伝学研究所とドレスデン・システム生物学センターのグループリーダーであるクリストフ・ゼヒナー博士と共に、この新しい研究の主執筆者の1人だ。MITのポスドクであるミケーレ・ガブリエレ博士、最近ハーバード大学で博士号を取得したヒューゴ・ブランダオ博士、MIT大学院生のシモン・グロッセ・ホルツ氏が本論文の主著者である。ループの外側へ
ヒトの心臓細胞から分泌されるエクソソーム(画像)が、損傷した組織を修復し、致死的な心拍障害を防ぐ可能性があることが、シーダーズ・サイナイ大学スミット心臓研究所の研究者らによる新しい研究で明らかになった。この研究は、心臓突然死の最大の原因である心室性不整脈と呼ばれる心臓のリズム障害を治療する新しい方法につながる可能性がある。2022年3月9日にEuropean Heart Journalに掲載されたこの論文は「慢性虚血性心筋症豚モデルにおける生体基質修飾による心室性不整脈抑制(Biological Substrate Modification Suppresses Ventricular Arrhythmias in a Porcine Model of Chronic Ischaemic Cardiomyopathy)」と題されている。専門家は、添付の論説で、この研究を「この分野全体を根底から覆す準備が整った」と評している。傷ついた心臓を修復する
エチオピア高原の高山草原には、胸が真っ赤なことから「ブリーディング・ハート」と呼ばれるゲラダヒヒという霊長類が生息している。ゲラダヒヒは、絶滅した親類よりも長生きして、変わった生活様式を身につけた最後の一種である。森林やサバンナに生息するサルとは異なり、高地で草を食べながら生活している。一般的にゲラダヒヒは登山に長けており、群れを成して朝には崖にしがみつき、一日中座って草を食べるのに最適なクッションのようなお尻で休んでいる。ヒヒの仲間とは異なり、海抜1800〜4300メートルの高原の薄い空気の中で繁栄するために、彼らがユニークに適応しているのは何だろうか?そして、これらの特徴がヒトにも適応できる可能性はあるのだろうか?2022年3月24日、Nature Ecology and Evolution誌のオンライン版に掲載されたこの研究は、30 以上の機関による大規模な国際的取り組みと、アフリカ野生生物基金、エチオピア野生生物保護局(EWCA)、全米科学財団、全米衛生研究所、サンディエゴ動物園、ワシントン大学ロイヤリティ研究基金、ドイツ研究財団の寛大な許可と支援によって実現した。この論文は「ゲラダにおける高地順応と染色体多型に関するゲノム上のシグネチャー(Genomic Signatures of High-Altitude Adaptation and Chromosomal Polymorphism in Geladas)」と題されている。「高地での生活は非常に困難だ。空気はより冷たく、酸素の含有量も少なくなっている。我々のチームは、このような極限環境で生活するゲラダを10年以上研究してきたので、高所で長期間にわたって生活することがいかに困難であるかということを、直接的に理解している。しかし、ゲラダヒヒはもっと長い間生存しており、その厳しい環境に適応するために、一体どのように生態を変化させたのか不思議に思っている。」とアリゾナ州立大学生命科学部のノア・スナイダー・マックラー教授は述べている。
ペンシルバニア大学の研究者らは、先天性夜盲症の犬に薄明かりの視力を回復させる遺伝子治療を開発し、人における同様の症状に対する治療に希望をもたらした。先天性定常性夜盲症(CSNB)の人は、薄暗い場所で物を見分けることができない。この障害は、特に人工照明がない場所や夜間の運転時に課題となる。2015年、ペンシルベニア大学獣医学部の研究者らは、犬が人の症状と強い類似性を持つ遺伝性夜盲症を発症する可能性があることを知った。2019年、研究チームは原因となる遺伝子を特定。2022年3月22日、ペンシルベニア大学のチームと同僚らは、CSNBを持って生まれた犬に夜間視力を戻す遺伝子療法という大きな前進を雑誌『Proceedings of the National Academy of Sciences』で報告した。これは、網膜の奥にある「ON双極細胞」と呼ばれる細胞群を標的としたアプローチで、この疾患やON双極細胞の機能が関与する他の視覚障害に対する犬や人の治療法開発の目標に向けた重要な一歩となる。このオープンアクセス論文は「AAV遺伝子療法によるON双極細胞の標的化( Targeting ON-Bipolar Cells by AAV Gene Therapy Stably Reverses LRIT3-Congenital Stationary Night Blindness )」と題されている。遺伝子治療を受けたCSNBの犬は、網膜に健康なLRIT3タンパク質が発現するようになり、薄暗い場所でも迷路を上手に進むことができるようになったのだ。また、この治療法は持続性があり、治療効果は1年以上続くとされている。「このパイロット試験の結果は非常に有望だ。先天性静止型夜盲症の人や犬では、生涯を通じて病気の重症度が一定で変化しない。これらの犬を1歳から3歳の成犬を治療することができた。つまり、理論的には大人になってからでも夜間視力の改善が見られる可能性があるため、今回の発見は人の患者集団にとっても有望であり、関連性が高いと言えるだろう。」と本研究の主執筆者でペンシルベニア大学獣医学科の宮寺恵子助教授(写真)は言う。
シドニーのガーバン医学研究所の研究者とオーストラリア、英国、イスラエルの共同研究者が開発した新しいDNA検査は、既存の検査よりも迅速かつ正確に、診断が困難なさまざまな神経・神経筋遺伝病を特定できることが示された。ガーバン研究所のゲノミクス技術部長であり、本研究の上席著者であるアイラ・デベソン博士は、「ハンチントン病、脆弱X症候群、遺伝性小脳失調症、筋緊張性ジストロフィー、ミオクロニーてんかん、運動ニューロン疾患など、すでに知られていた疾患を持つすべての患者を正しく診断した」と述べている。この検査で対象となる疾患は、ヒト遺伝子の中にある異常に長い反復DNA配列によって引き起こされる50以上の疾患に属し、「ショートタンデムリピート(STR)伸長障害」として知られている。「これらの疾患は、患者が示す複雑な症状、これらの反復配列の困難な性質、および既存の遺伝子検査法の限界のために、しばしば診断が困難だ」とデベソン博士は述べている。2022年3月4日にScience Advances誌にオンライン掲載されたこのオープンアクセス論文は「プログラム可能なターゲット型ナノポアシーケンスによるタンデムリピート伸長型障害の包括的な遺伝学的診断(Comprehensive Genetic Diagnosis of Tandem Repeat Expansion Disorders with Programmable Targeted Nanopore Sequencing)」と題されており、この検査が正確であることを示し、世界中でこの病理学検査を利用できるようにするための検証に取り掛かることについて述べられている。この研究に参加した患者の一人であるジョンは、スキーのレッスン中にバランスをとるのに異変を感じ、初めて異変に気が付いた。「アクティブで動きやすい状態から、支えがないと歩けない状態まで、数年にわたり症状が重くなり、とても心配だった。10年以上も検査に次ぐ検査を受けたが、何が悪いのかまったく分からなかった」と語るジョンは、最終的に、脳に影響を及ぼすCANVASという珍しい遺伝病であると診断された。ジョンは、「近い将来、この種の疾患を持つ人々が、私よりも早く診断を受けられるようになると思うと、胸が高鳴る。」と語っている。この研究の共著者で、コンコード病院の臨床神経科医であるキショア・クマール博士は、「ジョンのような患者にとって、この新しい検査は、負担の大きい診断の旅を終わらせるのに役立つ、画期的なものとなるだろう」と語っている。リピート伸長疾患は、家族間で遺伝する可能性があり、生命を脅かすこともある。また、一般的に筋肉や神経の損傷を伴い、全身にその他の合併症を引き起こす。
アルツハイマー病に罹患した脳を細胞の奥深くまで観察すると、怪しげなタンパク質の塊が見つかるだろう。1980年代に神経科学者がこのタンパク質のもつれを同定し始めて以来、他の脳疾患にも独自のタンパク質のもつれの特徴があることが分かってきた。コロンビア大学ズッカーマン研究所の主任研究員であるアンソニー・フィッツパトリック博士は、「これらの疾患には、それぞれ固有のタンパク質のもつれ、すなわちフィブリルがある。病気に関連するこれらのタンパク質は、独自の形状と挙動を持っている」と述べている。フィッツパトリック博士は、コロンビア大学アービング・メディカルセンターの生化学と分子生物物理学の助教授でもあり、コロンビア大学のアルツハイマー病と加齢脳に関するタウブ研究所のメンバーでもある。このフィッツパトリック博士と22人の国際共同研究者による研究は、2022年3月4日付のCell誌にオンライン掲載され、病気の脳に新しい線維が存在することを明らかにした。このオープンアクセス論文は、「多様な神経変性疾患におけるTMEM106Bのホモ型線維化( Homotypic Fibrillization of TMEM106B Across Diverse Neurodegenerative Diseases )」と題されている。この論文の共同筆頭著者であるフィッツパトリック研究室の学部生アンドリュー・チャン氏は、「我々は、神経変性疾患の管理に何らかの影響を与えることが期待できる、驚くべき刺激的な結果を得た」と語っている。薬物研究者らは、長い間、新薬のターゲットとしてこのタンパク質を追求してきたが、これまでのところ、ほとんど期待はずれの結果しか得られていない。フィブリル関連疾患は、一般的なものと稀なものを合わせて、世界中で何百万人もの人々に影響を与えている。人口の増加や寿命の延長に伴い、その発生率は増加することが予想される。フィッツパトリック博士は、叔父を進行性核上性麻痺(PSP)という病気で亡くしている。「TMEM106Bというタンパク質が線維を形成することを発見した。この挙動はこれまで知られていなかった」と、ザッカーマン研究所のフィッツパトリック研究室の元メンバーで、現在はスタンフォード大学構造生物学部の大学院生であるシャン・シンユ氏は語っている。「このタンパク質は、リソソームとエンドソームの中心的な構成要素で、我々が年を取るにつれて細胞内に蓄積されるゴミを掃除する小器官だ」。 通常、TMEM106B分子は、それらの廃棄物管理小器官の膜にまたがっている。フィッツパトリック博士の研究チームは、実験室での探索の結果、TMEM106B分子が2つの断片に分かれることを発見した。そして、小器官内の断片は自己集合して、細胞を固定するフィブリル(線維)になることができるのだという。
スーパーバグであるクロストリジウム・ディフィシル菌(C. Difficile)の保護鎧の壮大な構造が初めて明らかにされ、鎖帷子のように緊密かつ柔軟な外層が示された。この構造は、分子の侵入を防ぎ、将来の治療法の新しいターゲットになると、この構造を解明した科学者らは述べている。ニューカッスル大学、シェフィールド大学、グラスゴー大学の科学者とインペリアルカレッジ、ダイヤモンド光源研究所の研究者らが、鎖帷子のリンクを形成する主要タンパク質SlpAの構造と、それらがどのように配置されてパターンを形成し、この柔軟な鎧を作り出しているかを概説している。これにより、クロストリジウム・ディフィシル菌に特異的な薬剤を設計して、保護層を破り、分子が侵入して細胞を死滅させるための穴を開けられる可能性が出てきた。2022年2月25日のNature Communicationsに掲載されたこのオープンアクセス論文は「クロストリジウム・ディフィシル菌のS層の構造と組み立て(Structure and Assembly of the S-Layer in C. Difficile)」と題されている。保護鎧
オックスフォード大学ビッグデータ研究所の研究者らは、人類間の遺伝的関係の全体像、すなわちすべての人の祖先をたどる単一の系図をマッピングするための大きな一歩を踏み出した。この研究は、2022年2月24日付の『Science』誌に掲載された。この論文は「 現代と古代のゲノムの統一的な系図(A Unified Genealogy of Modern and Ancient Genomes)」と題されている。この論文の要点は以下の通りだ:
ノースカロライナ大学(UNC)チャペルヒル校の科学者らは、ヒトの消化管から採取した個々の単一細胞で発現する遺伝子の配列を決定し、新しい細胞型の特徴を発見するとともに、栄養吸収や免疫防御などの重要な細胞機能についての知見を得た。緊張すると腸はそれを感じるかもしれない。唐辛子を食べると腸が反乱を起こすかもしれないが、ある人は何を食べても美味しく感じる。ある人はイブプロフェンを飲んでも何も影響がないが、ある人は腹から出血し、痛みの緩和ができないかもしれない。それはなぜだろうか?その答えは、我々は皆違うからだ。では、具体的にどのように違うのか、そしてその違いは健康や病気に対してどのような意味を持つのか。これらに答えるのは難しいのだが、UNC医科大学のスコット・マグネス博士の研究室では、興味深い科学的な答えを発見した。マグネス研究員は、3人の臓器提供者から採取したヒトの消化管全体を用いて、腸のすべての領域で細胞の種類がどのように異なるか、細胞の機能を明らかにし、これらの細胞間および個人間の遺伝子発現の違いを初めて明らかにしたのである。2022年2月14日にCellular and Molecular Gastroenterology and Hepatology誌にオンライン掲載されたこの研究は、腸の健康の様々な側面を、これまで以上に高解像度でより正確に探求するための扉を開くものだ。この論文は「健康な成人小腸と結腸上皮の近位から遠位までの調査(A Proximal-to-Distal Survey of Healthy Adult Human Small Intestine and Colon Epithelium by Single-Cell Transcriptomics)」と題されている。
冠動脈疾患を引き起こし、心臓発作を誘発する最も重要な遺伝子が、新たな大規模研究で特定された。ビクター・チャン心臓研究所、ニューヨーク州マウントサイナイ市のアイカーン医科大学、および欧州と米国の他の拠点のチームによるこの研究は、2022年2月1日にCirculation: Genomic and Precision Medicine誌で発表された。このオープンアクセス論文は「冠動脈疾患の原因遺伝子の統合的優先順位付け(Integrative Prioritization of Causal Genes for Coronary Artery Disease)」と題されている。この成果は、冠動脈性心疾患のリスクを有する人々に対する標的治療という、全く新しい分野への道を開くものだ。ビクター・チャン心臓研究所のエグゼクティブ・ディレクターであるジェイソン・コバチッチ教授(医学博士)は、この論文の主執筆者として、この研究は3つの大きなブレークスルーを達成し、そのすべてが心臓病との闘いにおいて重要である、と語っている。「まず、冠動脈性心疾患を引き起こす可能性のある遺伝子をより正確に特定することができた。」「第二に、これらの遺伝子の主な影響が体のどこにあるのかを正確に特定したことだ。心臓の動脈自体が直接閉塞を引き起こすのかもしれないし、肝臓でコレステロール値を上昇させるのかもしれないし、血液中で炎症を変化させるのかもしれない」「3つ目の大きな成果は、冠動脈疾患の原因となる遺伝子(合計162個)を、優先順位の高いものから並べたことだ。」「このリストの上位にある遺伝子の中には、これまで心臓発作との関連で研究されたことのないものもある。これらの新しい重要な遺伝子を見つけることは、本当にエキサイティングなことだが、同時に本当のチャレンジでもある。なぜなら、そのうちのいくつが冠動脈疾患を引き起こすのか、まだ誰も正確に知らないからだ。」とコバチッチ教授は付け加えた。
マサチューセッツ総合病院(MGH)とブリガム・アンド・ウィメンズ病院(BWH)の研究チームは、mRNAナノ粒子を用いて肝臓癌の腫瘍微小環境を再プログラム化した。この技術は、COVID-19ワクチンに使われているものと同様で、肝臓だけでなく他の種類の癌でも変異している癌抑制因子であるp53マスターレギュレーター遺伝子の機能を回復させた。このp53 mRNAナノ粒子を免疫チェックポイント阻害剤と併用すると、肝細胞癌実験モデルにおいて、腫瘍増殖の抑制を誘導するだけでなく、抗腫瘍免疫反応を有意に増加させることができたという。本研究成果は、2022年2月9日にNature Communications誌のオンライン版に掲載された。このオープンアクセス論文は「p53 mRNAナノセラピーと免疫チェックポイント阻害剤の併用により、癌治療に有効な免疫微小環境が再プログラム化される(Combining p53 mRNA Nanotherapy with Immune Checkpoint Blockade Reprograms the Immune Microenvironment for Effective Cancer Therapy)」と題されている。BWHのナノメディシンセンターの共同研究者であるJinjun Shi博士は、MGHの肝臓癌生物学者で共同研究者のDan G. Duda博士とともに、このプラットフォームを開発した。Shi博士は「この新しいアプローチにより、我々は、mRNAナノ粒子を用いて、腫瘍細胞の特定の経路を標的にしている。この小さな粒子が、細胞にタンパク質を構築する指示を与え、肝細胞癌の場合、腫瘍の成長を遅らせ、免疫療法による治療に腫瘍がより反応するようにした。」と述べている。
オスナブリュック大学(ドイツ)とオゾーガ・チンパンジー・プロジェクトの研究チームは、チンパンジーが自分の傷や仲間の傷に昆虫を塗る様子を初めて観察した。2022年2月7日にCurrent Biology誌のオンライン版で発表されたこの新発見は、「野生チンパンジーの自己および他者の傷に対する昆虫の適用について(Application of Insects to Wounds of Self and Others in Chimpanzees in the Wild)」と題されている。ガボンのロアンゴ国立公園では、オスナブリュック大学のトビアス・デシュナー博士(霊長類学者)とシモーネ・ピカ教授(認知生物学者)が率いるオズーガ・チンパンジー・プロジェクトが実施されている。ロアンゴ国立公園では、約45頭のチンパンジーの社会的関係、他のグループとの交流や争い、狩猟行動、道具の使用、認知・コミュニケーション能力などに重点を置いて、その行動を調査している。「昆虫、爬虫類、鳥類、哺乳類など様々な動物種で、病原体や寄生虫に対抗するために植物の一部や非栄養素を用いるセルフメディケーションが観察されている」「例えば、我々の最も近い近縁種であるチンパンジーとボノボは、駆虫効果のある植物の葉を飲み込み、腸内寄生虫を殺す化学的特性を持つ苦い葉を噛んでいる。」と認知生物学者のピカ博士は述べている。
遺伝子サイレンシングツールは、生物医学の基礎研究や医薬品開発を前進させる新たな機会を提供する可能性を秘めている。この技術は、通常は遺伝子の活動を抑制する小さなノンコーディングRNA分子の力を利用するものである。ピウィ・インタラクティングRNA(piRNA)として知られるこれらの制御分子は、通常、ゲノム上の寄生体(トランスポーザブル・エレメント)を服従させるのに重要な役割を担っているが、King Abdullah University of Science & Technology(KAUST)の遺伝学者クリスチャン・フロックヤールイェンセン博士と彼の同僚は、このpiRNA経路を利用して、目的の標的遺伝子の活性を意図的に抑制することに成功した。フロックヤールイェンセン博士のチームは、遺伝学研究の一般的な実験モデルである線虫(C. elegans)を用いて、天然のpiRNA機構と相互作用する21文字の合成RNA配列を作成し、目的の遺伝子を不活性化することに成功した。この新しい研究は、2022年2月3日にNature Methods誌にオンライン掲載された。この論文は「C. エレガンスにおける多重世代間遺伝子抑制のためのpiRNA経路の再プログラム(Reprogramming the piRNA Pathway for Multiplexed and Transgenerational Gene Silencing in C. Elegans)」と題されている。
カリフォルニア州ラホーヤにあるスクリプス研究所の科学者らは、健康な脳内で常に輸送されている数百種類のタンパク質を小さな膜で囲まれた袋『エクソソーム』内で発見し、脳細胞間の新しいコミュニケーション形態を明らかにした。この研究成果は、2022年1月25日発行のCell Reports誌のオンライン版に掲載され、アルツハイマー病や自閉症を含む神経疾患の理解を深めるのに役立つと期待されている。この論文は「プロテオーム解析により、視覚系における神経細胞間の多様なタンパク質輸送が明らかになった。(Proteomic Screen Reveals Diverse Protein Transport Between Connected Neurons In The Visual System.)」と題されている。スクリプス研究所のハーン神経科学教授であるホリス・クライン博士は、「これは、脳の細胞が互いにコミュニケーションをとる全く新しい方法であり、これまで健康や病気について考える際に組み込まれてこなかったものだ。」「それは、多くのエキサイティングな研究の道を開くものだ。」と述べている。
イスラエルとガーナの研究者チームによる新しい研究は、ヒトの遺伝子に非ランダムな突然変異が起きていることを初めて証明し、環境圧力に対する長期的な方向性のある突然変異反応を示すことで、進化論の中核をなす仮定を覆すものだ。ハイファ大学のアディ・リブナット教授率いる研究チームは、新しい方法を用いて、マラリアから身を守るHbS突然変異の発生率が、マラリアが流行しているアフリカ出身の人々の方が、そうでないヨーロッパ出身の人々より高いことを明らかにした。2022年1月14日にGenome Research誌のオンライン版に掲載されたこの論文は、「適応と遺伝的疾患に関連するヒトHBB遺伝子領域における単一変異分解能でのDe Novo変異率(De Novo Mutation Rates at the Single-Mutation Resolution in a Human HBB Gene-Region Associated with Adaptation and Genetic Disease)」と題されている。「1世紀以上にわたって、進化論の主役はランダムな突然変異に基づいている。今回の結果は、HbS変異がランダムに発生するのではなく、適応的に重要な意味を持つ遺伝子と集団の中で優先的に発生することを示している。」「我々は、進化は2つの情報源の影響を受けると仮定している。すなわち、自然選択である外部情報と、世代を経てゲノムに蓄積され突然変異の起源に影響を与える内部情報だ。」とリブナット教授は述べている。突然変異の起源に関する他の知見とは異なり、特定の環境圧力に対するこの突然変異特異的な反応は、従来の理論では説明できないものだ。
細菌が互いに結合して、協力や競争、高度なコミュニケーションを行う社会組織的なコミュニティを形成していると言うと、最初はSF世界のことのように思えるかもしれない。しかし、バイオフィルム・コミュニティは、病気の原因から消化の助けまで、人間の健康にとって重要な意味をもっている。また、環境保護やクリーンエネルギーの生成を目的としたさまざまな新技術においても、バイオフィルムは重要な役割を担っている。UCLAが主導した新研究は、人体の組織や臓器など、バイオフィルムが形成された表面から有用な微生物を培養したり、危険な微生物を除去したりするのに役立つ知見を科学者に与える可能性がある。この研究は、2022年1月25日にPNAS誌のオンライン版に掲載されたもので、バイオフィルムが形成される際に、バクテリアが無線通信に似た化学信号を使って子孫と通信する仕組みが説明されている。この論文は、「振幅および周波数変調されたc-di-GMPシグナルのブロードキャストにより、バクテリアの系統における協調的な表面コミットメントが促進される(Broadcasting of Amplitude- and Frequency-Modulated c-di-GMP Signals Facilitate Cooperative Surface Commitment in Bacterial Lineages.)」と題されている。
長い冬を食べ物なしで乗り切るために、冬眠する動物(ジュウサンセンジリスなど)は、代謝を99%も低下させるが、冬眠中も筋肉を維持するためにタンパク質などの重要な栄養素は必要だ。ウィスコンシン大学(UW)マディソン校の新しい研究によると、冬眠中のジリスは、腸内の微生物からこの助けを得ていることが明らかになった。この発見は、筋肉が衰弱している人や、宇宙飛行士の長期滞在に役立つかもしれない。2022年1月27日にサイエンス誌のオンライン版に掲載されたこの論文は「冬眠期におけるジリスの腸内共生細菌を介した窒素循環の増加(Nitrogen recycling via gut symbionts increases in ground squirrels over the hibernation season)」と題されている。「どんな動物でも、運動しない期間が長くなればなるほど、骨や筋肉は萎縮し始め、質量や機能を失ってくる。」「食事性タンパク質が一切入ってこないため、冬眠者は、筋肉が必要とするものを得るための別の方法を必要としている。」と、UWマディソン大学獣医学部の名誉教授で、この新しい研究の共著者、Hannah Carey 博士は語っている。
アラバマ大学バーミンガム校(UAB)Marnix E. Heersink School of Medicineは、遺伝子組み換えされた臨床グレードの豚の腎臓を脳死したヒトに移植し、レシピエントの本来の腎臓に置き換えることに成功したことを概説した初の査読付き論文を発表した。この結果は、世界的な臓器不足の危機に対して異種移植が有効であることを示すものだ。2022年1月20日にAmerican Journal of Transplantationに掲載された論文では、この研究でUABの研究者は遺伝子組み換えブタの腎臓をヒトに移植する初の前臨床モデルをテストしたとしている。この研究のレシピエントは、生まれつきの腎臓を摘出した後、遺伝子組み換え豚の腎臓を2つ腹部に移植された。この臓器は、病原体のない施設で遺伝子組換え豚から調達されたものだ。このオープンアクセス論文は「臨床グレードのブタ腎臓をヒトの遺体モデルで異種移植(First Clinical-Grade Porcine Kidney Xenotransplant Using a Human Decedent Model)」と題されている。
COVID-19の原因ウイルスを含む呼吸器系ウイルスに対して、体が誇張された炎症反応を起こす肺炎を抑止するための情報を、あるウイルスタンパク質が提供している可能性がある。そのウイルスタンパク質とは、呼吸器合胞体ウイルス(RSV)のNS2であり、ウイルスがこのタンパク質を欠く場合、人体の免疫反応は誇張された炎症が始まる前にウイルスを破壊できることが研究で明らかになった。ワシントン州立大学獣医学部で行われたこの研究は、2022年1月18日、MBio誌に掲載された。このオープンアクセス論文は「ヒト呼吸器シンシチアルウイルス NS2タンパク質のBeclin1タンパク質の安定化およびISGylationの調節によるオートファジーの誘導(Human Respiratory Syncytial Virus NS2 Protein Induces Autophagy by Modulating Beclin1 Protein Stabilization and ISGylation)」 と題されている。RSVは、COVID-19の原因となったSARS-CoV-2ウイルスなど他の呼吸器系ウイルスと同様に、ガス交換を担う肺細胞に感染し、その細胞を工場としてさらにウイルスを作り出する。この細胞でのウイルスの増殖が制御できなくなると、細胞が破壊されて激しい炎症が起こり、肺炎などの肺の病気になり、時には死に至ることもあるのだ。この研究を率いたWSUのポスドク研究員、Kim Chiok博士は、「炎症がひどくなると気道が詰まり、呼吸が困難にながる」「これが、このような長期的で重度の炎症反応を持つ人々が、肺炎になって、呼吸の助けを必要とする理由であり、病院でICUに入ることになる理由なのだ。」と述べている。
ダナファーバー癌研究所、ハーバード大学、イスラエルの科学者らは、複雑で繊細かつ洗練された驚異のシステムであるヒトの免疫システムに、細菌がウイルスから身を守るために使用する10億年前のタンパク質ファミリーが含まれていることを発見した。この発見は、2022年1月13日付の科学誌Scienceのオンライン版に掲載されたもので、地球上に存在する病気に対する高度な盾である我々の免疫システムの構成要素が、古代の生命体の早い段階で進化していたことを示す最新の証拠である。この研究は、免疫系がすでに存在していた要素を吸収し、何年もの進化を経て、ヒトのように生物学的に複雑な生物の要求を満たすために、それらを新しい方法で利用するようになったことを示している。このScience誌の論文は、「バクテリアのGasderminは、古代の細胞死メカニズムを明らかにする (Bacterial Gasdermins Reveal an An Ancient Mechanism of Cell Death)」と題されている。この研究の主執筆者であるダナファーバーのPhilip Kranzusch博士は、「ヒトの免疫系の機能を理解するために、世界中の研究者は多大な努力を払ってきた。」「ヒトの免疫の重要な部分がバクテリアに共通して存在するという発見は、この分野の研究に新たな青写真を提供するものだ」と述べている。研究の中心となっているタンパク質は、Gasdermin として知られている。細胞が感染したり、癌化したりすると、Gasderminは細胞膜に穴を開け、細胞を死滅させる。この穴から炎症性サイトカインと呼ばれる物質が漏れ出し、感染や癌の存在を知らせて、免疫系が体を守るために結集するよう促すのだ。このプロセスはパイロプトーシス(pyroptosis)と呼ばれ、免疫系が疾患細胞や感染細胞を殺すためのレパートリーの一つである。このプロセスは、よりよく知られているアポトーシスを補完するもので、障害を受けたり感染したりした細胞が自己破壊を行うものである。「パイロプトーシスは、自然免疫系(病原体に対する身体の第一防御ライン)が潜在的脅威に最も早く反応する方法の一つだ」と、この新しい研究の共同筆頭著者であるダナファーバーのAlex Johnson博士は語っている。
Weill Cornell Medicineの研究者らによる新しい研究によると、胚発生の最初の1カ月間の脳細胞の複数の変化が、後年の統合失調症に関与している可能性があることが明らかになった。この研究は、2021年11月17日にMolecular Psychiatry誌のオンライン版に掲載された。この研究者らは、統合失調症患者と未病者から採取した幹細胞を用いて、実験室で3次元の「ミニ脳」またはオルガノイドを増殖させた。両者の発生を比較した結果、患者の幹細胞から育てたオルガノイドでは、細胞内の2つの遺伝子の発現低下が初期の発生を妨げ、脳細胞の不足を引き起こしていることを発見した。このオープンアクセス論文は、「統合失調症は、患者由来の脳オルガノイドにおける細胞特異的神経病理と複数の神経発達メカニズムによって定義される(Schizophrenia Is Defined by Cell-Specific Neuropathology and Multiple Neurodevelopmental Mechanisms in Patient-Derived Cerebral Organoids)」と題されている。「今回の発見は、統合失調症に対する科学者の理解における重要なギャップを埋めるものだ 。」と、筆頭著者であるWeill Cornell MedicineのFeil Family Brain and Mind Institute and the Center for Neurogeneticsの神経科学助教授Dilek Colak博士(写真)は述べている。統合失調症の症状は一般的に成人してから発症するが、この病気の患者の脳を死後調査したところ、脳室と呼ばれる空洞の拡大や皮質層の違いが見つかり、これらはおそらく人生の早い時期に生じたものであると考えられている。
ノースウェスタンメディシンの研究者が、患者の脳脊髄液(CSF)内に自閉症の1つのタイプのバイオマーカーを発見したと発表した。2021年12月17日にNeuron誌にオンライン掲載されたこの研究論文は、「CSFで検出される Shed CNTNAP2 Ectodomain はPMCA2/ATP2B2を介してCa2+の恒常性とネットワークの同期を制御する。(Shed CNTNAP2 Ectodomain Is Detectable in CSF and Regulates Ca2+ Homeostasis and Network Synchrony Via PMCA2/ATP2B2)」と題されている。ノースウェスタン大学のRuth and Evelyn Dunbar教授(精神医学・行動科学)、Peter Penzes博士(神経科学・薬理学)は、このバイオマーカーの存在により、自閉症とてんかんの関連性を明らかにすることができると述べている。ノースウェスタン大学医学部の自閉症・神経発達研究センター長でもあるPenzes博士(写真)は、「脳内では興奮が強すぎ、抑制が弱すぎることが、自閉症とてんかんの両方に影響を与える可能性がある」「脳脊髄液に自閉症のバイオマーカーがあるという報告は今回が初めてだ。」と述べている。
紙によるささいな切り傷が、激しい活動の場となる。そこでは表皮の幹細胞が勢いよく再生され、傷を修復している。この表皮幹細胞の中には、その部位にもともと存在するものもあれば、傷口を感知して毛包から傷口に移動し、本来の表皮幹細胞のように変化した新参者もあることがわかっている。毛包から皮膚表面に移動した幹細胞は、その遺伝子の中に、毛包から皮膚表面に移動し、傷ついた皮膚を修復し、最後に新しい場所に適応するための記憶を保持していることが明らかになった。これらの幹細胞は、未熟な表皮幹細胞とほとんど見分けがつかない。しかし、2021年11月26日号のScience誌に掲載された新しい研究によると、彼らは傷を早く治すための下準備ができており、傷を繰り返すうちに、慢性疾患や癌につながるような記憶を身につける可能性があることが示唆された。この論文は「幹細胞は多様なエピジェネティック記憶を蓄積することで潜在能力を拡大し、組織のフィットネスを変える(Stem Cells Expand Potency and Alter Tissue Fitness by Accumulating Diverse Epigenetic Memories)」と題されている。ロックフェラー大学のElaine Fuchs博士(本研究の主著者)は、「毛包由来表皮幹細胞は、通常の表皮幹細胞と同じように見える。」「しかし、その移動の記憶と、強化された可塑性が、結果をもたらしている。」と述べている。
1型糖尿病患者において、移植した細胞からインスリンが分泌されることを証明した多施設共同臨床試験の中間結果が発表された。ヒト多能性幹細胞(PSC)由来の膵臓内胚葉細胞(代表画像)を移植し、26名の患者を対象に、安全性、忍容性、有効性を検証した。インプラントから分泌されたインスリンが患者に臨床効果をもたらすことはなかったが、本データは、ヒト患者において分化した幹細胞が食事によりインスリン分泌を制御していることを示す初めての報告となる。この成果は、2021年12月2日、Cell Stem CellおよびCell Reports Medicineのオンライン版に掲載された。Cell Stem Cellの論文は「幹細胞を用いた糖尿病における膵島置換療法。臨床に至るまでの道程(Stem cell-Based Islet Replacement Therapy In Diabetes: A Road Trip That Reached the Clinic)」と題されている。またCell Reports Medicineの論文は「(Insulin Expression and C-Peptide in Type 1 Diabetes Subjects Implanted with Stem Cell-Derived Pancreatic Endoderm Cells in an Encapsulation Device)」と題されている。
脳の一部である海馬の神経細胞の細胞体に見られる不思議なタンパク質の集団に、現在、カリフォルニア大学デービス校医学部の生理学・膜生物学特別教授であるJames Trimmer博士(写真)は、30年間興味をそそられ困惑させられていたが、ついにその答えを得ることができた。Trimmer博士らは、2021年11月16日にPNAS誌に発表した新しい研究で、これらのタンパク質クラスターが神経細胞内のカルシウムシグナル伝達の「ホットスポット」であり、遺伝子転写の活性化に重要な役割を果たしていることを明らかにした。PNAS誌に掲載されたこの論文は「小胞体-小胞体結合部におけるL型カルシウムチャネルのKv2.1誘導クラスター化による神経細胞の興奮-転写結合の制御(Regulation of Neuronal Excitation-Transcription Coupling by Kv2.1-Induced Clustering of Somatic L-Type Ca2+ Channels at ER-PM Junctions)」と題されている。