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。

我々の体内には好中球と呼ばれる細胞の軍隊があり、傷口にいる細菌や気道に侵入するウイルスなど、あらゆる侵入者を排除するために準備万端整えている。好中球は、免疫システムの最初の防御線として、感染症を防ぐために攻撃し、援軍を呼ぶという協調的な働きをしている。ミシガン大学医学部薬理学・細胞発生生物学教室のキャロル・ペアレント博士は、「好中球は体内で最も速い免疫細胞で、1分間に細胞1個分の距離を移動することができる」と説明している。好中球が浸潤部位に迅速に反応するのは、走化性という化学的メッセージシステムによるものだ。ミシガン大学メディカルスクールとミシガン大学ライフサイエンス研究所のペアレント博士とその同僚による新しい研究は、これらの化学物質の正確で驚くべき生成方法について説明している。その場所に最も近い好中球は、病原体が放出する化学物質を感知し、自らロイコトリエンB4(LTB4)という別の化学物質を放出し、異物や細胞の残骸を食べたり、分解したり、捕捉するためにその場所にさらに好中球を呼び寄せる。

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

腸内環境が悪い人は、アルツハイマー病の発症リスクが高い可能性がある。エディス・コーワン大学(ECU)(西オーストラリア州)の世界初の研究により、両者の関連性が確認され、早期発見や新たな治療法の可能性につながることが期待されている。アルツハイマー病は、記憶力や思考力を破壊し、認知症の中で最も多く見られる病気だ。アルツハイマー型認知症は、記憶や思考能力を破壊する最も一般的な認知症で、治療法は確立されておらず、2030年までに8200万人以上が発症し、2兆米ドルの費用がかかると予測されている。これまでの観察研究では、アルツハイマー病と消化管障害の関係が示唆されていたが、その背景にあるものはこれまで明らかではなかった。このたび、ECUのプレシジョン・ヘルス・センターは、アルツハイマー病と複数の消化管障害の間に遺伝的な関連性があることを確認し、これらの関係性について新たな知見を提供した。この研究は、アルツハイマー病と複数の腸疾患に関する大規模な遺伝子データ(それぞれ約40万人分)を解析したものである。研究代表者のエマニュエル・アデウイ博士は、「アルツハイマー病と複数の腸疾患の間の遺伝的関係を包括的に評価したのはこれが初めてだ」と述べている。研究チームは、アルツハイマー病と腸疾患の患者には共通の遺伝子があることを発見した。このことは、多くの点で重要である。「本研究は、アルツハイマー病と腸疾患の併発の背景にある遺伝学的な新しい知見を提供するものだ。これは、これらの疾患の原因に対する我々の理解を向上させ、疾患を早期に発見し、両方のタイプの疾患に対する新しい治療法を開発する可能性を調査するための新しいターゲットを同定するものだ。」とアデウイ博士は述べている。

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

通常、脂肪細胞はエネルギーを蓄積する。しかし、褐色脂肪細胞では、エネルギーが熱として放散されるため、褐色脂肪は生体内ヒーターとして機能し、ほとんどの哺乳類がこのメカニズムを持っている。ヒトでは新生児を温め、成人では褐色脂肪の活性化が心臓代謝の健康と正の相関を示す。ボン大学薬理学・毒物学研究所のアレクサンダー・ファイファー教授は、「しかし、現代人は冬でも暖かく過ごすことができようになった。だから、体内の暖炉はもうほとんど必要ないのだ」と説明する。同時に、我々は高カロリーの食事をするようになり、また、先祖に比べれば動く量もはるかに少なくなっている。この3つの要因は、褐色脂肪細胞にとって毒である。褐色脂肪細胞は次第に機能を失い、ついには死んでしまうのだ。一方、世界的に見ると深刻な肥満の人は増え続けている。「そこで、世界中の研究グループが、褐色脂肪を刺激して脂肪燃焼を促進する物質を探している」とファイファー博士は言う。死滅した脂肪細胞が隣の細胞のエネルギー燃焼を促進する

ライス大学とテキサス大学MDアンダーソン癌センターの研究者は、他の薬と協調して白血病に致命的なワンツーパンチを与える新薬の可能性を発見した。この潜在的な薬剤は、癌患者での試験にはまだ何年もかかるが、最近発表された研究(2022年6月7日付のLeukemia誌)で、その有望性と発見に至った革新的な方法が注目されている。この論文は「ミトコンドリアを標的とした新規化合物がヒト白血病細胞を選択的に殺傷(Novel Mitochondria-Targeting Compounds Selectively Kill Human Leukemia Cells)」と題されている。ライス大学の生化学者ナターシャ・キリエンコ博士とMDアンダーソン病院の医師科学者マリーナ・コノプレバ博士の研究グループは、これまでの研究で、約45,000の低分子化合物をスクリーニングし、ミトコンドリアを標的とするいくつかの化合物を発見した。今回の研究では、最も有望な8種類の化合物を選び、それぞれについて5〜30種類の近縁類似化合物を同定し、数万回のテストを実施して、それぞれの類似化合物を単独投与した場合とドキソルビシンなどの既存の化学療法剤と併用した場合の両方で、白血病細胞に対してどの程度の毒性を示すかを系統的に決定した。

遺伝性の衰弱性疾患を治すことは、現代医学の大きな課題の一つである。過去10年間、CRISPR技術の開発と遺伝学研究の進歩は、患者とその家族に新たな希望をもたらしたが、これらの新しい手法の安全性は依然として大きな懸念材料となっている。2022年7月1日発行のScience Advances誌に、カリフォルニア大学サンディエゴ校の博士研究員シタラ・ロイ博士、専門家アナベル・ギチャード博士、イーサン・ビア教授を含む生物学者チームが、将来的に遺伝的欠陥を修正できるかもしれない新しい、より安全なアプローチについて説明している。この自然のDNA修復機構を利用する戦略は、広範な遺伝性疾患を治療する可能性を有する新しい遺伝子治療戦略の基礎を提供するものだ。このオープンアクセス論文は「ショウジョウバエ体細胞におけるCas9/ニッカーゼによる相同染色体テンプレート修復による対立遺伝子変換(Cas9/Nickase-Induced Allelic Conversion by Homologous Chromosome-Templated Repair in Drosophila Somatic Cells)」と題されている。多くの場合、遺伝性疾患の患者は、両親から受け継いだ2本の遺伝子のコピーに、それぞれ異なる変異を有している。つまり、一方の染色体上の変異が、もう一方の染色体上の機能的な配列と対応することがよくあるのだ。この研究者らは、この事実を利用するために、CRISPR遺伝子編集ツールを採用した。

タコは、無脊椎動物の中でも極めて複雑な脳と認知能力を持つ例外的な生物であり、ある意味では無脊椎動物よりも脊椎動物と共通する部分が多いほどである。2022年5月18日にBMC Biology誌に掲載された、イタリア・トリエステのSISSA(国際高等研究教育機構)のレモ・サンジス博士とナポリにあるアントンドルン動物園のグラツィアーノ・フィオリート博士の共同研究によって明らかになったこれらの生物の神経と認知の複雑さは、人の脳との分子的類似に由来している可能性がある。この研究により、ヒトの脳と、タコの一種であるコモンダコとカリフォルニアダコの脳で、同じ「ジャンピング遺伝子」が働いていることが明らかになった。この発見は、タコという魅力的な生物の知能の秘密を解明する一助となるものだ。トランスポゾンは、分子的なコピーアンドペーストやカットアンドペーストのメカニズムによって、個人のゲノムのある地点から別の地点へ「移動」し、シャッフルしたり複製したりすることができる、いわゆる「ジャンピング遺伝子」と呼ばれる配列で、2001年には、ヒトゲノムの45%以上がトランスポゾンと呼ばれる配列で構成されていることが判明している。多くの場合、これらの移動性要素は、目に見える効果を持たず、移動する能力を失ったまま、沈黙を守っている。あるものは、何世代にもわたって突然変異を蓄積したために不活性であり、またあるものは、細胞防御機構によってブロックされているが無傷である。進化の観点からは、このようなトランスポゾンの断片や壊れたコピーでさえ、進化が彫刻することができる「原料」として、まだ役に立つことがある。

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。

異なる組織が遺伝子から情報を読み取る方法を新たに調べたところ、脳と精巣は、あるタンパク質を生成するために多くの異なる種類の遺伝暗号を用いることに非常に寛容であることが明らかになった。実際、ミバエとヒトの精巣では、めったに使われない遺伝暗号の断片を使ったタンパク質産物が豊富に含まれているようだ。この研究者らは、稀少な遺伝暗号の使用は、生殖能力と進化の革新に不可欠な、ゲノムのもう一つの制御層である可能性があるとしている。フランシス・クリックは、DNAがA、C、T、Gの塩基からなる二重らせん構造であることを解明してから10年後、これらの3文字が「コドン」というタンパク質を構成するアミノ酸1個のレシピに翻訳される中間段階を解読した。当時も今も不可解だったのは、この生命暗号の層では、わずか20種類のアミノ酸を生成するために61種類の3文字のコドンが使われていたことだ。つまり、同じものを表現するために、多くのコドンが使われていたのだ。「生物学の授業では、コドンのあるバージョンから別のバージョンに変えてもアミノ酸が変化しないことをサイレント・ミューテーションと呼ぶと教わった。しかし、研究者がこれら全ての異なる生物の塩基配列を調べたところ、階層性があることが分かった。あるコドンは、本当に頻繁で、あるコドンは、本当に稀だ。そして、そのコドンの分布は、ある生物のある種の組織から別の組織へと変化しうるのだ。」と、デューク大学医学部の薬学および癌生物学の准教授であるドン・フォックス博士は述べている。

米国国立眼科研究所(NEI; National Eye Institute)の研究者らは、人間の視覚認識にとって重要な網膜の組織を構成する細胞の間に、明確な違いがあることを発見した。NEIの研究者らは、網膜の光を感じる視細胞を養い支える組織である網膜色素上皮(RPE; retinal pigment epithelium)に5つの亜集団があることを発見した。研究チームは、人工知能を用いてRPEの画像を1細胞単位で解析し、眼球内の各集団の位置を示す参照マップを作成した。この研究報告は、2022年5月6日、PNASに掲載された。この論文は「ヒト網膜色素上皮の単一細胞分解能マップが疾患感受性を異にする部分集団の発見に役立つ(Single Cell-Resolution Map of Human Retinal Pigment Epithelium Helps Discover Subpopulations with Differential Disease Sensitivity)」と題されている。米国国立衛生研究所(NEI)のディレクターである マイケル・F・チェン医師は、「これらの結果は、異なる RPE 細胞の亜集団と網膜疾患に対する脆弱性を理解し、それらを治療するための標的治療法を開発するための初めての枠組みを提供するものだ」と述べている。

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。

CRISPRを用いた系統追跡により構築された肺癌細胞の系図から、癌が初期の段階からどのように進化し、侵攻性を持ち、全身に広がることができるようになるか詳細に明らかになった。癌細胞は、時間の経過とともに、治療に対する耐性、攻撃性、転移性(体内の別の場所に広がり、新たな腫瘍を形成する能力)を持つように進化する可能性がある。このような特徴を持つ癌は、進化すればするほど、より致命的なものになる。研究者らは、致命的な癌を予防し治療するために、癌がどのようにこれらの特徴を進化させるのかを理解したいと考えている。しかし、患者に癌が発見されるまでに、癌は通常何年も、あるいは何十年も存在しており、重要な進化の瞬間は観察されることなく過ぎ去っているのだ。ホワイトヘッド研究所のメンバーであるジョナサン・ワイズマン博士と共同研究者は、癌細胞を世代を超えて追跡し、研究者がその進化の歴史を追うことを可能にするアプローチを開発した。この系統追跡法は、CRISPR技術を使って、各細胞に継承可能かつ進化可能なDNAバーコードを埋め込むものである。細胞が分裂するたびに、そのバーコードはわずかに修正される。やがて元の細胞の子孫を採取すると、研究者は細胞のバーコードを比較して、近縁種の進化系統図のように、個々の細胞の系図を再構築することができる。そして、細胞の関係から、その細胞がいつ、どのように重要な形質を進化させたかを復元することができるのだ。研究者らは、同様の手法でCovid-19の原因となるウイルスの進化を追跡し、懸念される変異型の起源を追跡している。

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

臨床試験の失敗が科学的なブレークスルーにつながることは、そうそうあることではない。英国で癌免疫療法の試験中に患者に副作用が現れ始めたとき、ラホヤ免疫学研究所(LJI)癌免疫療法センターとリバプール大学の研究者は、データを遡り、患者のサンプルを使って何が問題だったかを調べた。この研究成果は、2022年5月4日にNature誌に掲載され、多くの免疫療法がなぜ危険な副作用を引き起こすのかについて重要な手がかりを与え、固形癌患者を治療するためのより良い戦略を指し示している。「この研究は、初期段階の臨床試験から学ぶことの重要性を示している」と、ラホヤ免疫学研究所(LJI)の非常勤教授であるクリスチャン・H・オッテンスマイヤー博士と教授であるパンジュランガン・ビジャヤナンド博士は語っている。免疫療法の成功は限られている

皮膚生検は、医師が検査用に小さな組織の塊を削り取るため、患者には痛みを伴う傷が残り、治るまで何週間も掛かることもあり楽ではない。しかし、癌の早期治療が可能になるなら、その価値は大きい。しかし、近年、積極的な診断の取り組みにより、生検の回数は癌の発見数の約4倍に増加しており、現在では皮膚癌が発見されるたびに約30の良性病変が生検されている。スティーブンス工科大学の研究者らは、現在、不必要な生検の割合を半分に減らし、皮膚科医やその他の現場の医師が実験室レベルの癌診断に簡単にアクセスできるようにする、低価格の携帯型機器を開発している。「我々は生検をなくそうとしているわけではない。しかし、我々は医師に追加のツールを与え、彼らがより良い判断を下すのに役立ちたいと考えている。この装置は、空港のセキュリティスキャナで使われているのと同じ技術であるミリ波イメージングを使って、患者の皮膚をスキャンする。」と、スティーブンス大学の生体電磁気研究所所長で准教授のネガー・タバソリアン博士は述べている。タバソリアン博士とそのチームは、この装置が癌であるかどうかを検出するために、すでに生検された皮膚で作業する必要があった。

タコ、イカは、それらを研究する科学者にとっても、素晴らしく奇妙な生き物である。軟体動物または甲殻類として知られる頭足類は、無脊椎動物の中で最大の神経系を持ち、瞬時にカモフラージュするなどの複雑な行動をとり、器用な吸盤をちりばめた腕など、進化的にユニークな特徴を持っている。この珍しい動物がどのようにして誕生したのかを解明するため、頭足類のゲノムが調査された。その過程で、研究者らは頭足類のゲノムが、頭足類と同じくらい奇妙なものであることを発見した。マサチューセッツ州ウッズホールにある海洋生物学研究所(MBL)、ウィーン大学、シカゴ大学、沖縄科学技術大学院、カリフォルニア大学バークレー校の研究者らは、この研究成果をNature Communications誌に新たに発表した。共同研究者のキャロライン・アルバーチン博士(MBLヒビットフェロー)は、「大きくて精巧な脳は、これまでにも何度か進化してきた。有名な例としては、脊椎動物があり、もう一つは、軟体動物である頭足類で、大規模で複雑な神経系がどのように組み合わされるかを示す別の例として役立っている。頭足類のゲノムを理解することで、神経系を構成するのに重要な遺伝子や、神経細胞の機能についての知見を得ることができる。」と語っている。2022年4月24日に発表されたNature Communications誌の論文では、2種のイカ(Doryteuthis pealeiiとEuprymna scolopes)およびタコ(Octopus bimaculoides)のゲノムを解析し比較した。このオープンアクセス論文は、「頭足類の進化を駆動するゲノムおよびトランスクリプトームメカニズム(Genome and Transcriptome Mechanisms Driving Cephalopod Evolution )」と題されている。これら3つの頭足類のゲノムの配列決定、およびそれらの比較は、Grass Foundationの資金提供により、世界中の研究所で数年にわたり行われた力作である。

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。

カリフォルニア大学リバーサイド校(UCR)の科学者らは、ブドウ園にとって致命的な脅威であるグラッシーウィングシャープシューターを殺虫剤への抵抗力が強まる中、根絶することに成功した。この虫はブドウの木を食べ、ピアス病の原因となる細菌を媒介する。一度感染すると、3年以内にブドウの木が枯れる可能性が高く、580億ドル規模のカリフォルニアのワイン産業にとって大きな問題である。現在、この害虫は防疫と効果の低い薬剤散布によってのみ防除が可能だ。しかし、新しい遺伝子編集技術が、このシャープシューターの駆除に新たな希望をもたらした。UCRの科学者らは、この技術によってこの昆虫に永久的な物理的変化を与えることができることを実証した。また、これらの変化が3世代以上の昆虫に受け継がれることも示した。このチームの仕事を説明した論文は、2020年4月19日のScientific Reportsに掲載され「CRISPR/Cas9によるGlassy-Winged Sharpshooter Homalodisca vitripennis (Germar)の効率的なゲノム改変(Efficient CRISPR/Cas9-Mediated Genome Modification of the Glassy-Winged Sharpshooter Homalodisca vitripennis (Germar))」 と題されている。UCRの昆虫学者で論文の共著者であるピーター・アトキンソン博士は、「我々のチームは、グラッシーウィングシャープシューターを制御するための遺伝的アプローチを初めて確立した」と述べている。このプロジェクトで研究者らは、CRISPR技術を使って、シャープシューターの目の色を制御する遺伝子をノックアウトした。ある実験では、この昆虫の目を白色にした。また、別の実験では、目が血のように赤い朱色に変化した。そして、この目の色の変化は永久的で、改変した親の子孫に受け継がれることを実証した。CRISPRは、バクテリアの免疫システムをベースにしている。ウイルスに攻撃されたとき、細菌は侵入者からDNAの断片を保存しておく。ウイルスが戻ってくると、細菌はウイルスのDNAを認識し、切断し、破壊する。科学者らは、CRISPRを「分子のハサミ」のように使って、特定のDNA配列に狙いを定めている。UCRの昆虫学者で研究の筆頭著者であるイナイアラ・デ・ソウザ・パチェコ博士は、「これは、ある昆虫に非常に特異的であり、他の昆虫、動物、人間に標的外の影響を及ぼさないという点で素晴らしい技術だ。化学薬品を使うよりもずっと環境に優しい昆虫駆除戦略だ。」と語っている。

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。

韓国基礎科学研究所のゲノム工学センターの研究者らは、転写活性化因子様エフェクターリンクデアミナーゼ(TALED)と呼ばれる新しい遺伝子編集プラットフォームを開発した。TALEDは、ミトコンドリア内でAからGへの塩基変換を行うことができる塩基編集酵素である。この発見は、ヒトの遺伝子疾患を治療するための数十年にわたる旅の集大成であり、TALEDは遺伝子編集技術におけるパズルの最後のミッシングピースと考えることができる。1968年の最初の制限酵素の同定、1985年のポリメラーゼ連鎖反応(PCR)の発明、そして2013年のCRISPRを用いたゲノム編集の実証と、バイオテクノロジーにおける画期的な発見のたびに、生命の設計図であるDNAを操る能力がさらに向上してきた。特に近年、「遺伝子のハサミ」と呼ばれるCRISPR-Casシステムの開発により、生きた細胞のゲノム編集を網羅的に行えるようになった。これにより、ゲノムから変異を編集することで、これまで治すことができなかった遺伝病の治療に新たな可能性が生まれた。しかし、細胞の核ゲノムでは遺伝子編集がほぼ成功しているのに対し、独自のゲノムを持つミトコンドリアの編集には失敗している。ミトコンドリアは、細胞の発電所と呼ばれる小さな細胞内小器官で、エネルギーを生み出す工場としての役割を担っている。エネルギー代謝に重要な小器官であるため、ミトコンドリアの遺伝子に変異が生じると、エネルギー代謝に関わる重大な遺伝病の原因となる。

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。

40年程前から、製薬会社は遺伝子操作された細胞を小さな医薬品工場として使っている。このような細胞は、癌や関節炎などの自己免疫疾患の治療に使われる薬物を分泌するようにプログラムすることができる。標準的な実験室で単一の生きた細胞を素早く選別する新技術によって、新しい生物学的製剤の開発・製造に繋がるかもしれない。UCLAの研究チームは、「ナノバイアル」と呼ばれる微細なボール状のハイドロゲルコンテナーを用いて、細胞の種類や分泌する化合物、その量に基づいて細胞を選別する能力を最近実証した。この研究は、2022年3月24日、学術誌『ACS Nano』に掲載された。この論文は「超並列単一細胞機能解析およびソーティングのための浮遊性ハイドロゲル・ナノバイアル(Suspendable Hydrogel Nanovials for Massively Parallel Single-Cell Functional Analysis and Sorting)」と題されている。この技術は、生物学の基礎研究を進展させる可能性もある。本研究の責任著者であり、UCLA サミュエリ工学部のアーモンド&エレナ・ハラペチアン工学・医学部教授 であるディノ・ディカルロ 博士は、「この技術により、タンパク質コード化遺伝子の大部分を占める重要な生物学的過程について、科学界は新しい洞察を見出すことができる。私は、単細胞を生物学の量子限界と考えている。ナノバイアルは、その基本的な限界である単一細胞へのペトリ皿の進化なのだ。」と語った。

2022年4月1日、INOVIQ Limited(ASX:IIQ)は、世界初のエクソソームを用いた卵巣癌スクリーニング検査の開発に向けて、クイーンズランド大学との協力関係を拡大したことを発表した。この研究は、卵巣癌の正確なバイオマーカーの供給源としてエクソソームを利用するものだ。エクソソームは、細胞外小胞(EV)の一種で、すべての細胞から血液、尿、唾液などの生体液中に放出される小粒子(直径約30~150nm)だ。エクソソームは、DNA、RNA、タンパク質、脂質などさまざまな種類の生理活性分子を含んでおり、親細胞に関する重要な情報を伝えることから、バイオマーカーの同定、病気の診断や治療に利用されることが期待されている。イノベック社のEXO-NET技術は、血液中のエクソソームを効率的に捕捉し、癌、炎症、代謝、神経変性疾患など様々な疾患をより早く正確に発見するために、複数のバイオマーカーをアルゴリズムで組み合わせたマルチオミクス診断検査の開発を可能にするものだ。背景-クイーンズランド大学の説得力ある初期データ

「物理学を専攻した当初は、力学が癌の生理病理学においてこれほど重要な役割を果たし、医学に役立つ可能性があることを発見するとは想像もしていなかった」と、キュリー研究所の機械工学および発生・腫瘍遺伝学チーム(CNRS UMR168/ソルボンヌ大学)のインセル研究ディレクター・教授のエマニュエル・ファージ博士は説明する。彼は同僚とともに、マウスの大腸癌発生における機械的圧力の驚くべき役割を明らかにした。この発見は、ヒトのさまざまな種類の癌に対する新しい治療法の道を開くものだ。幹細胞の数が2倍にファージ博士は、キュリー研究所のマリア・エレナ・フェルナンデス=サンチェス博士と彼女のチーム、およびソルボンヌ大学を含む他の研究機関の共同研究者とともに、大腸の自然収縮によるβカテニンという生化学経路の機械的活性化が、大腸内の幹細胞の生理量を維持するために必要であり、一方、腫瘍による永久増殖圧によってこの経路が過度に活性化すると、増殖する幹細胞が病的に倍増していることを突き止めた。さらに、癌幹細胞のマーカーが増加していることも発見された。これは、過度の増殖が、癌幹細胞に組織への侵入能力や治療への抵抗力を与えていることを示すものである。そこで研究チームは、関連する生物学的メカニズムの探求を続け、Retキナーゼと呼ばれるタンパク質がβカテニン経路の上流で役割を果たしていることを、マウスを用いて確認した。そして、キュリー研究所病院グループの診断・治療医学部門、Pathex実験病理プラットフォームのメディカルマネージャーであるディディエ・メセウ医学博士のチームは、この同じ生化学的経路がヒト結腸癌細胞で過剰活性化していること、この過剰発現は他の9つの悪性固形癌でも見られることを確認した。これらの観察結果は、多くの種類の癌、特に予後不良の卵巣、肺、膵臓の癌に対する標的治療法を生み出す可能性がある。この点を考慮して、研究者らは、Retキナーゼを阻害することが知られている分子で処理することにより、マウスの自然発生的な腸の腫瘍の半分が吸収されることをin vivoテストで成功した。多くの阻害剤と同様、これらの分子もまた、高い毒性を持つことが知られている。「体全体にとってより毒性の低い、あるいは無毒な方法でRetに作用する方法を見つけなければならない」とファージ博士は説明する。

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

個々の腫瘍に合わせた癌治療が行われるようになるにつれ、放射線腫瘍学における予測バイオマーカーの探索が続けられている。放射線治療への反応に影響を与える複数の要素を調べる包括的なアプローチが必要である、とウェイル・メディカル大学のシルビア・C・フォルメンティ医学博士は述べている。標的を定めたアプローチには、腫瘍の微小環境、宿主のマイクロバイオーム、腫瘍の病期、放射線照射の時期、宿主の遺伝的特徴などを調べることが含まれる。フォルメンティ博士は、4月11日(月)のAACR年次総会シンポジウムで議長を務め、これらの分野のいくつかについて現在の研究を紹介する3つのプレゼンテーションを行った。このセッション、Predictive Biomarkers for Precision Radiation Oncologyなどは、2022年7月13日まで、登録済みの会議参加者がバーチャルプラットフォームで閲覧することが可能だ。登録はこちらから行うことができる。19,000人以上の科学者や医師がこの最高峰の癌会議に登録し、約80%(約15,200人)が直接参加し、約20%(約3,800人)がバーチャル参加した。AACRの会員数は全世界で50,000人を超えている。米国癌研究協会(AACR)年次総会は、4月8日から13日までニューオーリンズで開催された。腫瘍の微小環境 - アナ・ウィルキンス博士

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

4月8日から13日までニューオーリンズで開催されたAACR年次総会2022で発表された第I/II相臨床試験の結果によると、CD30+リンパ腫の再発または難治性の患者において、CD30/CD16Aバイスペシフィック抗体と複合化した臍帯血由来NK細胞が89%の全奏功率を引き出したという。発表したテキサス大学MDアンダーソンがんセンター幹細胞移植・細胞治療科の医学部教授であるヤゴ・ニエト医学博士は、「抵抗性リンパ腫の患者の中には、登録時に非常に悪い状態だった方もいたが、腫瘍反応の質には好意的な驚きを覚えた」と述べています。CD30は、多くのホジキンリンパ腫および一部の非ホジキンリンパ腫の特定の細胞に発現する受容体で、その活性化によってがん細胞の増殖が促進される。再発CD30+リンパ腫に対する現在の標準治療は、CD30を発現する細胞に毒性のある細胞骨格不安定化剤を投与する抗体薬物複合体であるブレンツキシマブ・ベドチン(アドセトリス)である。しかし、すべての腫瘍が反応するわけではない。「再発したCD30+リンパ腫は、多くの場合、ブレンツキシマブ・ベドチンや、ホジキンリンパ腫の場合はチェックポイント阻害剤で治療が成功する」「しかし、これらの治療が失敗した場合、これらの患者の腫瘍は殺傷能力が極めて高くなり、患者には有効な治療選択肢がほとんど残されていない」とニエト博士は述べている。

2022年4月8日、カリフォルニア大学サンディエゴ校ヘルス、サンフォード再生医療コンソーシアムの研究者とスペースタンゴのパートナーが、NASAから3年間で約500万ドル(約6.3億円)を獲得したことで、国際宇宙ステーション(ISS)内に新しい統合宇宙幹細胞軌道研究室を開発し、その中で3つの共同研究プロジェクトが開始されることが発表された。幹細胞は自己複製を行い、より多くの幹細胞を生成し、血液、脳、肝臓などの組織特異的な細胞に特化するため、地球資源から遠く離れた場所での生物学的研究には最適な細胞だ。この新しい取り組みの目的は、微小重力における幹細胞のこのようなユニークな性質を利用して、宇宙飛行が人体にどのような影響を与えるかをより深く理解することにある。この研究は、電離放射線や炎症性因子にさらされる機会が増える中で、老化、変性疾患、癌、その他の疾患がどのように発生するかについても情報を提供するものだ。これらの研究から得られた知見は、地球上のさまざまな変性疾患に対する新しい治療法の開発を加速させる可能性がある。この賞の共同研究者であり、癌研究のコーマン・ファミリー大統領冠講座の教授、ムーア癌センター副所長、サンフォード幹細胞臨床センター所長、UCサンディエゴ・ヘルスのCIRMアルファ幹細胞クリニック所長であるキャトリオナ・ジェイミーソン医学博士は、「我々は、ISSにこれらの機能を確立することにより、商用幹細胞企業の次の繁栄のエコシステムとバイオテクノロジーの次の中心が、地上400キロメートルにつくれると想定している」と述べている。 

感染症は、ヒトゲノムを書き換える力を持っている。この100年で最も深刻な問題のひとつは、COVID-19の原因物質であるSARS-CoV-2によるものだ。病気に対する宿主の反応は、個体によって異なる宿主の遺伝的特性によって支配されている部分がある。ある遺伝子型は、他の遺伝子型よりも軽症になる可能性がある。病気の結果の違いは、感染症に対する感受性、自然免疫反応とその初期段階での感染を制御する能力、適応免疫反応とその後期段階での病気を制御する能力、そして病気が引き起こすかもしれない最も深刻な被害のいくつかを占める炎症反応における変動から生じる可能性がある。さらに、個体によって薬物療法によく反応する人とそうでない人がいる一方、ワクチン接種によく反応する人とそうでない人がいる。これらの特性や分子的な相互作用、それらを制御する基礎となる遺伝子はすべて、自然淘汰と進化の対象である。しかし、感染や治療結果の違いは、ワクチンを含む医薬品の入手可能性の違いや、社会経済的な理由に起因する感染リスクを回避するための隔離能力などのライフスタイルの選択によって生じることもある。これらの違いは遺伝学に基づくものではなく、進化的変化や病原体への適応をもたらすものでもない。人類の進化に非常に強い影響を与えた病気のひとつに、マラリアがある。マラリアは、マラリア原虫をはじめとする様々な種類の寄生虫属によって引き起こされる。マラリアに対する適応のひとつに、赤血球が鎌状になる変異型ヘモグロビン蛋白質をコードする鎌状赤血球対立遺伝子(Hb-S)のヘテロ接合性がある(ホモ接合状態の場合)ことが知られている。ヘテロ接合体の個体はマラリアに感染しにくいが、その代償として、世代を経るごとに鎌状赤血球のホモ接合体が出現し、重度の貧血を呈するようになるのである。 このようなヘテロ接合体の選択的優位性をヘテロ接合体優位性(heterozygous advantage)という。ヘテロ接合体はマラリアに対する抵抗力が強く、また、ホモ接合体では致命的となる鎌状赤血球形質の影響も軽微か影響を受けない。この選択圧の結果、異常に多い疾患対立遺伝子となる。これは、ホモ接合体の場合、ヘモグロビン鎌状赤血球対立遺伝子(Hb-S)と正常ヘモグロビン対立遺伝子(Hb-A)の両方に対して同時に選択が作用するためである。マラリアがなければ、Hb-Sに対する選択により、Hb-Sの頻度は実際に観察されるよりもはるかに低くなるであろう。

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

自然免疫系は、宿主と微生物の相互作用を制御し、特に粘膜に侵入した病原体に対する防御に重要な役割を担っている。今回、パスツール研究所とInserm (フランス国立衛生医学研究所)の研究者らは、腸管感染モデルを用いて、自然免疫系エフェクター細胞-グループ3自然免疫系リンパ球が感染の初期段階で作用するだけでなく、再感染時に宿主を保護する自然免疫記憶を発達させるよう訓練できることを明らかにした。この研究は、2022年2月24日のScience誌に掲載された。この論文は「訓練されたILC3応答が腸管防御を促進する(Trained ILC3 responses promote intestinal defense)」と題されている。腸の病気や消化管出血の原因となる大腸菌感染症対策は、公衆衛生上の大きな課題だ。飲料水や食品中に存在するこれらの細菌は、急性腸炎に伴う持続的な下痢を引き起こすことがある。その結果、腸管病原性大腸菌および腸管出血性大腸菌は、世界の小児死亡原因の約9%を占めている。

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。

脂肪組織は、人間の健康にとって重要な役割を担っている。しかし、脂肪組織は加齢とともにその機能を失い、2型糖尿病、肥満、癌、その他の病気の原因となる可能性がある。コペンハーゲン大学の研究によると、デンマーク人男性の加齢、運動、脂肪組織機能の関係を調べたところ、生涯にわたって高いレベルの運動をすることで、この劣化に対抗できるようだ。あなたの脂肪はどの程度機能しているのだろうか?あまり聞かれることのない質問だ。しかし、近年の研究によると、脂肪組織(adipose tissue)の機能は、我々の体が年齢とともに衰えていく理由の中心であり、肥満がしばしば発症し、脂肪細胞が年齢とともに機能変化を起こすため、糖尿病2や癌などの人間の病気と強く結びついていることが示唆されている。よって、健康全般は、単に脂肪の量に影響されるのではなく、脂肪組織がいかにうまく機能しているかが重要なのだ。コペンハーゲン大学の新しい研究は、我々の脂肪組織が年齢とともに重要な機能を失うにもかかわらず、大量の運動がより良い方向に大きな影響を与えることを実証している。「全身の健康は、脂肪組織の機能の良し悪しと密接に関係している。かつて、我々は脂肪をエネルギー貯蔵所とみなしていた。しかし、脂肪は他の器官と相互作用し、代謝機能を最適化することができる器官なのだ。特に、脂肪組織は、空腹を感じたときに筋肉や脳の代謝に影響を与える物質を放出するなど、さまざまな働きをしている。だから、脂肪組織が本来の働きをすることが重要なのだ」と、コペンハーゲン大学生物学部のアンデルス・グディクセン助教授(博士)は説明している。

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。

エボラウイルス感染の非ヒト霊長類モデルを用いた研究で、エボラウイルスは体の特定の場所に留まり、モノクローナル抗体で治療した後でも、再び出現して致命的な病気を引き起こすことがあることが説明された。Science Translational Medicine誌の2022年2月9日号(画像)に掲載されたこの論文は「抗体治療を受けた非ヒト霊長類の脳におけるエボラウイルスの持続性と疾患の再発(Ebola Virus Persistence and Disease Recrudescence in Brains of Antibody-Treated Nonhuman Primate Survivors)」と題されている。論文の主執筆者であるXiankun (Kevin) Zeng博士によると、アフリカで最近発生したいくつかのエボラウイルス病は、以前の発生を免れた患者の持続感染に関連しているとのことだ。特に、2021年にギニアで発生したエボラウイルス病は、少なくとも5年前に発生した大規模なアウトブレイクで持続感染した生存者から再出現したものである。しかし、持続性エボラウイルスの正確な「潜伏場所」や、生存者(特に標準的なモノクローナル抗体治療を受けている人)のその後の再上昇(再発)の基礎となる病態は、ほとんど分かっていなかった。そこで、米陸軍感染症研究所(USAMRIID)のZeng博士のチームは、ヒトのエボラウイルス疾患を最も忠実に再現できる霊長類モデルを用いて、これらの疑問を解決することにした。

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。

片頭痛研究の第一人者からなる国際コンソーシアムは、片頭痛のリスクに関連する120以上のゲノム領域を特定した。この画期的な研究により、研究者は片頭痛とそのサブタイプの生物学的基盤の理解を深め、世界中で10億人以上が苦しんでいるこの症状の新しい治療法の探索を加速させることができる。この片頭痛に関する最大規模のゲノム研究では、片頭痛の既知の遺伝的危険因子の数が3倍以上に増加した。今回明らかになった123の遺伝子領域の中には、最近開発された片頭痛治療薬の標的遺伝子を含むものが2つ含まれている。この研究は、ヨーロッパ、オーストラリア、米国の主要な片頭痛研究グループが協力し、873,000人以上の研究参加者(うち102,000人が片頭痛持ち)の遺伝子データをプールした。

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。

カーティン大学(西オーストラリア州)の研究者は、オーストラリア膵臓癌財団(PanKind)からの資金提供により、膵臓癌の早期発見を最終目的として、癌を運ぶエクソソームの組成を調査することになった。カーティン医科大学のマルコ・ファラスカ教授が率いるこの研究は、血液やその他の体液から発見される、膵臓癌細胞に存在するいわゆるエクソソームに焦点を当てるものだ。ファラスカ教授によると、この研究は最終的に、最も悪性で攻撃性の高い癌の一つである膵臓癌を早期に発見し、早期介入と効果的な薬物療法の開発を可能にすることを目的としている。ファラスカ教授は、「エクソソームと呼ばれる気泡は、癌細胞がコミュニケーションをとるために使用し、癌を広げる手助けをする。腫瘍細胞からのこれらのエクソソームは、膵臓癌の成長と発達に重要な役割を果たしている。膵臓癌に特有のエクソソームによって運ばれる分子を特定することで、それをマーカーとして使うことを目指し、膵臓癌の早期発見に役立つことを意味している。もし、これができれば、早期非侵襲的診断の重要な発展となり、また、より効果的な薬物療法の開発を最終目標とした、これらの分子を不活性化する方法の研究の展望を開くことになるだろう。」と述べている。

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。

糖尿病や外傷などにより手足を失った多くの患者にとって、自然再生による機能回復の可能性はまだ手の届かないところにある。足や腕の再生の話は、サンショウウオやスーパーヒーローの世界に留まっている。しかし、タフツ大学とハーバード大学ヴィース研究所の科学者らが、2022年1月26日にScience Advances誌のオンライン版に発表した研究で再生医療の目標に一歩近づいたと述べている。この論文は「ウェアラブルバイオリアクターを用いた急性多剤投与による成体Xenopus laevisの長期的な手足再生と機能回復の促進。(Acute Multidrug Delivery Via a Wearable Bioreactor Facilitates Long-Term Limb Regeneration and Functional Recovery In Adult Xenopus laevis. )」と題されている。手足を再生することができない成体のカエルに、5種類の薬物カクテルをシリコン製の装着型バイオリアクタードームに注入し、24時間密閉することで、失った足を再生させることに成功したのだ。この短期間の治療で、18ヵ月間の再生が始まり、機能的な脚が蘇った。サンショウウオ、ヒトデ、カニ、トカゲなど、多くの生物が少なくとも一部の手足を完全に再生する能力を持っている。ヒラムシは切り刻むと、その断片ごとに生物全体が再生されることさえある。人間は傷口を新しい組織で塞ぐことができるし、肝臓は50%損傷しても元の大きさに再生するという、ほとんどヒラムシのような驚くべき能力を持っている。しかし、大きくて構造的に複雑な四肢、つまり腕や脚を失った場合、人間や他の哺乳類のいかなる自然な再生過程によっても回復させることはできない。実際、人間は大きな怪我をすると瘢痕組織という無定形の塊で覆い、それ以上の出血や感染から保護し、それ以上の成長を妨げる傾向がある。

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。

2022年1月17日、アイルランド王立外科医学校(RCSI)医学・健康科学大学、AMBER、アイルランド科学財団(SFI )先端材料・生体工学研究センターの研究者と、医療技術の大手グローバル企業インテグラライフサイエンス社は、身体自らのプロセスに基づく神経修復治療の新たなブレークスルーを発表した。この研究成果は、2022年1月13日にMatrix Biologyのオンライン版で発表された。このオープンアクセス論文は、「多因子神経誘導導管工学は、炎症、血管新生、大断層神経修復の結果を改善する(Multi-factorial Nerve Guidance Conduit Engineering Improves Outcomes in Inflammation, Angiogenesis and Large Defect Nerve Repair)」と題されている。前臨床研究では、細胞外マトリックス(ECM)を使用することで、追加の細胞や成長因子を適用することなく、大きな神経欠損部において神経線維の再生を改善できることを示した。この前臨床試験において、研究チームが開発した「神経誘導導管」と呼ばれる新しいECM搭載医療デバイスは、組織が大きく失われた外傷性神経裂傷の修復後8週間で、回復反応の改善をサポートすることが明らかにされた。研究チームは、ECMタンパク質の組み合わせと比率を微調整して神経誘導導管に充填することで、標準治療と比較して、修復を促進する炎症の増加、血管密度の増加、再生する神経の密度の増加を支援できることを発見した。この新しいアプローチは、体内の神経修復プロセスを模倣することで、幹細胞や薬物療法を追加する必要性をなくすことができるかもしれない。末梢神経損傷は臨床上の大きな問題であり、毎年世界中で500万人以上が罹患していることが知られており、罹患者は筋肉や皮膚の運動機能や感覚を失うことになる。現在、神経損傷を修復する治療法としては、患者の健康な神経を移植して損傷を修復したり、人工の神経誘導導管を埋め込む方法が用いられている。特許を取得したこの新しい神経修復法は、軸索と呼ばれる長神経構造の再生密度を高め、再生組織をよりよく支える血管密度を強力に増加させることが示されている。この結果について、RCSIの解剖学・再生医学部門に所属する組織工学研究グループとAMBERの筆頭著者であるAlan Hibbitts博士とZuzana Kočí博士は、次のように語っている。「実験室での試験で、我々の神経誘導導管は、移植後8週間で、現在の臨床的なゴールドスタンダードよりも、神経の再生と修復の予後を改善することに成功した。この導管は、神経修復と血管形成の明確な改善をサポートし、最も重要なことは、前臨床試験で非常に大きな神経欠損にアプローチできるように拡張できることを確認した。」この研究の成功について、プロジェクトの主任研究員であり、RCSIの生体工学・再生医学教授、組織工学研究グループ長、AMBER副所長のFergal O'Brien教授は、臨床との関連性を確保し、研究室から患者への道筋を示すためには、RCSI、AMBER、インテグラ社間の連携は不可欠であると述べた。「インテグラのチーフ・サイエンティストであるSimon Archibald博士との共同作業により、この研究には明確な焦点があった。これにより、より直接的に市場投入が可能となり、患者の生活の質を向上させ、より早く現実の世に影響を与えることができるのだ。」

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。

体内の免疫系を刺激して腫瘍を攻撃させることは、癌治療の有望な方法だ。腫瘍が免疫系にかけるブレーキを外すこと、そして「アクセルを踏む」こと、つまり免疫細胞をジャンプスタートさせる分子を送り込むことである。しかし、免疫系を活性化させる場合、免疫系を過剰に刺激しないように注意しなければならない。MITの研究者チームは、インターロイキン12(IL-12)と呼ばれる刺激性分子を腫瘍に直接投与する新しい方法を開発し、免疫賦活剤を全身に投与した場合に起こりうる毒性作用を回避することに成功した。マウスを使った研究では、この新しい治療法は、FDAが承認した免疫系のブレーキをかける薬と一緒に投与することで、多くの腫瘍を消失させることができたという。「このIL-12のケース以外にも、何らかの影響を与えることを期待しているし、他の免疫賦活剤のどれにも適用できる戦略だ。」と、MITのコッホ統合癌研究所の副所長であり、MGH、MIT、ハーバード大学のラゴン研究所のメンバーでもあるDarrell Irvine博士は語っている。

カリフォルニア大学デービス校とドイツのマックス・プランク発生生物学研究所、およびその共同研究機関による新しい研究が発表された。この研究成果は、1月12日付のNature誌に掲載され、進化に関する我々の理解を根本的に変えるものだ。また将来的には研究者がより優れた作物を育種したり、人間が癌と戦うのに役立つかもしれない。この論文は「シロイヌナズナの突然変異の偏りは自然淘汰を反映している(Mutation Bias Reflects Natural Selection in Arabidopsis thaliana)」と題されている。突然変異は、DNAが損傷して修復されないまま放置され、新たな変異を生み出す時に起こる。この研究者らは、突然変異が純粋にランダムなものなのか、それとももっと深い意味があるのかを知りたかった。そしてその結果、予想外のことが判明した。

脳は我々の体の中で最も複雑な器官であり、常に周囲の環境を吸収し、解釈し、我々の動作、思考、行動、感情を導いている。人間は、氷は冷たい、火は熱い、ナイフは鋭いなど、周囲の環境を基本的に理解しているが、処理した情報については、一人ひとりが独自の解釈をしているのだ。例えば、全く同じ食事をした後、同じ音を聞いた後、あるいは共有の社会的交流から離れた後、2人の人間は全く異なる反応を示すことがある。脳の神経回路を研究しているボストン大学芸術科学部生物学助教授のJerry Chen博士は、感覚処理、意思決定、学習・記憶などの認知機能を制御する遺伝的・電気的影響の関係をよりよく理解することを目指している。

利用可能なすべてのエビデンスを対象とした最近の系統的レビューによると、ケタミン療法は、うつ病と自殺念慮の症状を軽減する短期的な効果が速やかに得られるとのことだ。このレビューは、エクセター大学が主導し、医学研究評議会の資金援助を受けて行われたもので、83の発表された研究論文から得られたエビデンスを分析したものだ。最も強力なエビデンスは、大うつ病と双極性うつ病の治療におけるケタミンの使用に関するものであった。症状は、1回の治療で1〜4時間という速さで軽減し、最大で2週間持続した。繰り返し投与することで効果が持続することを示唆するエビデンスもあったが、どの程度の期間であれば効果が持続するのかについては、より質の高い研究が必要である。同様に、ケタミンの単回投与または複数回投与により、自殺念慮が中程度から大きく減少した。この改善は、ケタミン投与後、早ければ4時間後に見られ、平均3日間、最長で1週間持続した。

ほとんどの身体機能の制御は、細胞同士の対話能力にかかっている。細胞間のコミュニケーションには、神経系とホルモンの分泌という2つのルートがあることは以前から知られていた。エクソソームとは、細胞が分泌したタンパク質やRNA分子を含む小胞のことで、代謝を調節するために他の細胞に取り込まれることができる。現在、多くの研究者が、マイクロRNAを運ぶエクソソームに注目している。マイクロRNAは非常に短いRNAで、細胞のさまざまなタンパク質を作り、細胞の機能を制御する他の長いRNAの能力を制御することができる。 

炭疽菌は怖いというイメージがある。炭疽菌は人間の肺に深刻な感染症を引き起こし、痛みはないものの醜い皮膚病変を引き起こすことが広く知られており、恐怖の兵器として使われたことさえある。このたびの研究で、この恐ろしい微生物が思いがけない有益な可能性を持っていることが明らかになった。この研究では、この炭疽病菌の毒素が痛みを感知するニューロンのシグナル伝達を変化させ、中枢神経系や末梢神経系のニューロンを標的として投与すると、苦痛を感じている動物に緩和を与えることが明らかにされた。

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。

マウスを使った新しい研究で、褐色脂肪を移植すると心臓発作後の2型糖尿病の危険因子を低減できることが示された。この発見は、いわゆる「良い」脂肪の有益な特性を、健康問題の予防に役立つ医薬品に応用したいと考えている科学者にとって心強いものだ。この研究では、肥満マウスの腹部に褐色脂肪組織を移植することで、軽度の心臓発作後に2型糖尿病の特徴である耐糖能異常を発症するのを防いだ。また、心臓発作後の悪影響につながる遺伝子の活性化が、移植したマウスでは抑制された。このことから、褐色脂肪組織は体内の他の組織と「対話」し、さまざまな代謝関連プロセスに影響を与えていることが示唆された。研究チームは、このクロストークの背後にある物質やメカニズム、そしてそれが全身の生理機能にどのような影響を及ぼすのかについて、引き続き解明を進めていく予定である。

2021年12月14日、エイジックス・セラピューティクス社(AgeX Therapeutics, Inc. (以下「AgeX」、NYSE American:AGE)は、癌化学療法や放射線療法による脳機能への神経認知への悪影響に対する治療法の開発を目的として、AgeX多能性幹細胞由来の神経幹細胞が生成するエクソソームやその他の細胞外小胞(EVs)の治療可能性について、カリフォルニア大学アーバイン校(UCI)と共同研究することを発表した。この研究プロジェクトは、何百万人もの癌サバイバーのQOLに影響を与える、アンメットメディカルニーズに応えることを目的としている。AgeX社とカリフォルニア大学の契約は、UCI Beall Applied Innovationのチームが担当した。UCIでは、UCI幹細胞研究センターの准教授であるMunjal Acharya博士の指導のもと、研究が行われる。Acharya博士は過去10年間、再生医療および癌治療による脳損傷の分野で研究を行ってきた。現在、Acharya博士の研究室では、放射線誘発性脳損傷の分子・細胞メカニズム、アルツハイマー病の再生治療、ケモブレインの研究を行っている。

テネシー州ナッシュビルにあるバンダービルト大学医療センター(VUMC)の研究者らは、複数の癌、心血管疾患、アルツハイマー病、さらにはCOVID-19に関連する酵素、タンパク質、RNAを含む「スーパーメア (Supermere)」と呼ばれる細胞から放出されるナノ粒子を発見した。この発見は、2021年12月7日にNature Cell Biology誌のオンライン版で報告され、健康と病気の両方において、細胞外小胞(EV)とナノ粒子が細胞間の重要な化学的「メッセージ」のシャトリングに果たす役割の理解に大きな前進をもたらすものである。このオープンアクセス論文は「スーパーメア は、疾患バイオマーカーと治療標的を豊富に含む機能性細胞外ナノ粒子(Supermeres Are Functional Extracellular Nanoparticles Replete with Disease Biomarkers and Therapeutic Targets)」と題されている。この論文の筆頭著者であるRobert Coffey医学博士は、「我々は、癌やその他の多くの疾患状態において、これらの スーパーメア に含まれるバイオマーカーや治療標的を多数同定した。今、残されているのは、これらがどのように放出されるのかを解明することだ。」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。

「腫瘍の内側だけでなく、外側も見なければならない」と、スペイン国立癌研究センター(CNIO)のHéctor Peinado研究員(写真)は語った。腫瘍がどのように環境を操作して前進するのか、Peinado博士が長年答えを出そうとしている大きな疑問の一つである。何十年もの間、腫瘍と戦うために、研究者は腫瘍の本質的な行動を研究することに重点を置いてきたが、腫瘍を取り巻く環境については研究してこなかった。Peinado博士は、CNIOの微小環境・転移グループのリーダーで、腫瘍から放出されるエクソソームと呼ばれるナノ粒子が、どのように腫瘍の微小環境を操作して転移を促進させるかなど、転移進行に関わるメカニズムについて研究している。2021年11月25日にNature Cancer誌にオンライン掲載された論文では、メラノーマの進行に重要なこのプロセスがどのように起こるかが説明されている。エクソソームは、最初に転移が起こるリンパ節であるセンチネルリンパ節に移動し、そこから転移に適した環境(pre-metastatic niche)を遠隔的に準備するのだ。

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。

大人の脳の視覚野には、顔に特化した小さな領域と、体や風景などの情景に強いこだわりを持つ領域が存在する。これまで神経科学者らは、子供のうちにこれらの領域が発達するには、何年もの視覚体験が必要であると考えてきた。しかし、マサチューセッツ工科大学(MIT)の新しい研究によると、これらの領域はこれまで考えられていたよりもずっと早い時期に形成されることが示唆された。生後2カ月から9カ月の乳児を対象とした研究では、乳児の視覚野の中に、大人と同じように、顔、体、風景のいずれかに強い選好性を示す領域が確認された。「これらのデータは、これまでの発達のイメージを覆すものであり、乳児の脳は、我々が考えていたよりも早く、さまざまな点で大人に似ていることがわかった」と、MITのマクガバン脳研究所に所属する、本研究の上席著者のRebecca Saxe博士は述べている。

NIH長官のFrancis Collins医学博士は、2021年11月12日のディレクターブログで、MITのコッホ統合癌研究所所長であるTyler Jacks教授とMITの研究者であるMegan Burger博士が同僚と共に行ったT細胞の疲弊に関する研究が、「T細胞を "覚醒"させ、身体が本来持っている癌と闘う力を再活性化させることができる癌ワクチンを開発するための戦略」の構築につながったことを紹介した。Collins博士は、「この研究者らは、この癌ワクチンのアプローチが、他の方法で癌に対する免疫システムを解放する免疫療法薬と併用することで、さらに効果を発揮するかどうかを知りたいと考えている。」 と書いている。以下は、Collins博士のブログの内容だ。彼は、Burger博士とJacks博士らが2021年9月16日発行のCell誌に掲載した最近の論文について説明している。この論文は、「腫瘍におけるTCF1+前駆CD8 T細胞の表現型を形成する抗原優位性のヒエラルキー(Antigen Dominance Hierarchies Shape TCF1+ Progenitor CD8 T Cell Phenotypes in Tumors)」と題されている。

ノースウェスタン大学の研究者らは、「踊る分子」を利用して、重度の脊髄損傷後の麻痺を回復させ、組織を修復する新しい注射療法を開発した。2021年11月11日発行のScience誌に掲載された今回の研究では、麻痺したマウスの脊髄周辺の組織に注射を1回打った結果、わずか4週間後には、歩く能力が回復したという。この論文は 「超分子運動を強化した生物活性スキャフォールドが脊髄損傷からの回復を促進する(Bioactive Scaffolds with Enhanced Supramolecular Motion Promote Spinal Cord Injury)」と題されている。この画期的な治療法は、細胞が修復・再生するきっかけとなる生物活性シグナルを送ることで、重度の損傷を受けた脊髄を以下の5つの点で劇的に改善した。

ロックフィッシュは環太平洋地域のメニューに登場するが、ほとんどの場合、その魚の産地や137種のうちのどの魚かを気にすることなく、単にロックフィッシュと呼ばれたり、間違ってロックコッドやレッドスナッパーと呼ばれたりしている。しかし、この一見無名の魚は、地球上の脊椎動物の中で最も長寿であることから、寿命を決定する遺伝子や、長生きすることのメリット・デメリットを知る手がかりとなる。カリフォルニア大学バークレー校の生物学者らは、2021年11月11日付のScience誌に掲載された研究で、太平洋沿岸に生息する既知のロックフィッシュの約3分の2の種のゲノムを比較し、寿命が大きく異なる原因となる遺伝子の違いを明らかにした。Science誌に掲載されたこの論文は、「太平洋のロックフィッシュ類における極端な寿命の起源と進化(Origins and Evolution of Extreme Life Span in Pacific Ocean Rockfishes)」と題されている。色鮮やかなカラフトメバル(Sebastes dallii)のように、10年程度しか生きられないロックフィッシュもいれば、日本からアリューシャン列島まで生息するロックフィッシュの中で最も長寿なルージェイメバル(Sebastes alutianus)は、寒くて深い沿岸水域の海底で200年以上も生きられる。

非アルコール性脂肪性肝疾患(NAFLD)は、アルコール依存症や他の肝疾患とは無関係に肝臓に脂肪が蓄積される疾患だ。非アルコール性脂肪性肝疾患(NAFLD)は、アルコール依存症や他の肝疾患とは無関係に肝臓に脂肪が蓄積する疾患で、肥満や糖尿病と関連することが多く、メタボリックシンドロームの一つと考えられている。非アルコール性脂肪性肝炎(NASH)は、炎症を起こすことで進行するが、そのメカニズムは現在のところ不明だ。NASHは、肝不全、肝硬変、肝癌などの重篤な合併症を引き起こす可能性がある。今回、筑波大学を中心とする研究チームは、チロシナーゼ遺伝子に点変異を持つアルビノマウスが、変異のない遺伝子を持つマウスよりもNAFLD/NASHに罹患しやすいことを発見した。2021年11月8日にScientific Reports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「チロシナーゼ遺伝子座の点変異を有するアルビノマウスは、高コレステロール食によりNASHに罹患しやすい(Albino Mice with the Point Mutation at the Tyrosinase Locus Show High-Colesterol Diet-Induced NASH Susceptibility)」と題されている。

神経細胞は、カリウムやナトリウムなどのイオンの流れを制御するイオンチャネルによって生成される電気インパルスを介して相互に通信している。今回、MITの神経科学者らは、他の哺乳類の神経細胞と比較して、ヒトの神経細胞にはこれらのチャネルの数が予想よりもはるかに少ないという驚くべき新事実を発見した。研究者らは、このチャネル密度の低下により、ヒトの脳がより効率的に機能するように進化し、複雑な認知タスクを実行するために必要な他のエネルギー集約型プロセスに資源を振り向けることができるようになったのではないかと考えている。「脳がイオンチャネルの密度を減らすことでエネルギーを節約できれば、そのエネルギーを他の神経細胞や回路のプロセスに費やすことができる」と、MITのマクガバン脳研究所に所属する脳・認知科学准教授で、本研究の上席著者であるMark Harnett博士は述べている。2021年11月10日にNatureのオンライン版に掲載されたこの論文は、「哺乳類大脳皮質第5層ニューロン生物物理学のアロメトリックルール(Allometric Rules for Mammalian Cortical Layer 5 Neuron Biophysics)」と題されている。

1800年代、3つの言語が刻まれた古代の岩板「ロゼッタ・ストーン」は、エジプトの象形文字を解読するのに役立った。今、あるコンピュータープログラムが、遺伝暗号に対して同様のことを行っている。「Codetta」と名付けられたこのプログラムは、あらゆる生物のゲノム配列を読み取って、その遺伝コードを吐き出すことができる。遺伝情報をタンパク質を作るための命令に変換する生物学的な鍵である。生命の木の大部分において、このコードは普遍的である。しかし、一部の生物では、遺伝情報が他の生物とは異なる命令をコードしているという例外が見つかっている。ハーバード大学の大学院生、Kate Shulgina氏とハワード・ヒューズ・メディカル研究所の研究員、Sean Eddy博士は、これまでにない5つのコードを発見したことを、2021年11月9日付の学術誌eLifeで報告した。「Kateには、彼女の新しいコードがそのまま教科書に載ると伝えた」とEddy博士は語った。このeLife誌に掲載された論文は「25万以上のゲノムにおける代替遺伝暗号の計算機的スクリーニング(A Computational Screen for Alternative Genetic Codes in Over 250,000 Genomes)」と題されている。

ファイザー社 (NYSE: PFE)は、重症化のリスクが高い非入院の成人COVID-19患者を対象としたフェーズ2/3 EPIC-HR(Evaluation of Protease Inhibition for COVID-19 in High-Risk Patients)無作為化二重盲検試験の中間解析結果に基づき、治験薬であるCOVID-19経口抗ウイルス剤候補のPAXLOVID™が入院および死亡を有意に減少させたことを発表した。予定されていた中間解析では、症状発現後3日以内に治療を受けた患者において、COVID-19に起因する入院またはあらゆる原因による死亡のリスクが、プラセボと比較して89%減少したことが示された(主要評価項目)。PAXLOVID™を投与された患者のうち、無作為化後28日目までに入院した患者は0.8%(3/389人が入院し、死亡はなし)であったのに対し、プラセボを投与された患者のうち、入院または死亡した患者は7.0%(27/385人が入院し、7人がその後死亡)であった。これらの結果の統計的有意性は高かった(p<0.0001)。COVID-19に関連した入院または死亡は、症状発現後5日以内に治療を受けた患者においても同様の減少が認められた。PAXLOVID™の投与を受けた患者のうち、無作為化後28日目までに入院したのは1.0%(入院したのは6/607人、死亡はなし)であったのに対し、プラセボの投与を受けた患者では6.7%(入院したのは41/612人、その後の死亡は10人)であり、高い統計的有意性が認められた(p<0.0001)。28日目までの全試験集団において、PAXLOVID™を投与された患者では死亡例がなかったのに対し、プラセボを投与された患者では10例(1.6>#/span###)の死亡例が報告された。

Research Indicates How the Novel Coronavirus Escapes Cell’s Antiviral Defensesブリティッシュコロンビア大学(UBC)を中心とする研究チームは、COVID-19の原因ウイルスが感染した細胞内で破壊を免れ、SARS-CoV-2が体内に留まり、拡散し続ける仕組みを解明した。この発見は、新型コロナウイルスが起こした細胞内クーデター、すなわち、正常な細胞の防御機能を破壊してヒトの宿主細胞を乗っ取る方法を説明するものである。「我々は、ウイルスが宿主細胞内の重要なセンサータンパク質であるガレクチン-8に付着し、その働きを停止させることを発見した。SARS-CoV-2は、ガレクチン-8を不活性化することにより、細胞の抗ウイルス防御システムを停止させ、ウイルスが宿主を乗っ取ることを可能にするのだ」と、本研究の上席著者であり、カナダリサーチチェア、UBC血液研究センター、生命科学研究所、歯学部の主任研究員であるChris Overall博士は語る。Overall博士は、地元、国内、海外の協力者を集めて本研究のためのサンプルを提供した。この研究は2021年10月26日発行のCell Reports誌に掲載された。本研究の共同著者であるIsabel Pablos博士とYoan Machado博士は、共にOverall博士の研究室のポスドクだ。このCell Reports誌に掲載されたオープンアクセス論文は、「SARS-CoV-2 3CLpro基質分解物のグローバル分析によるCOVID-19の機構解明(Mechanistic Insights into COVID-19 by Global Analysis of the SARS-CoV-2 3CLpro Substrate Degradome)」と題されている。SARS-CoV-2は、宿主の細胞をウイルス生産マシンに変えるために、ウイルスの外側を取り囲むスパイクタンパク質を用いて、宿主に付着し、侵入し、制御権を握る。

la Caixa財団が支援するバルセロナ国際保健研究所(ISGlobal)主導の新研究により、COVID-19は季節性インフルエンザと同様に、低温と湿度に関連した季節性感染症であることが確実に証明された。この結果は、2021年10月21日にNature Computational Science誌のオンライン版に掲載され、空気感染によるSARS-CoV-2の感染がかなり寄与していること、そして "空気の衛生"を促進する対策に移行する必要性も支持している。このオープンアクセス論文は、「両半球におけるCOVID-19パンデミックウェーブの気候的特徴(Climatic Signatures in the Different COVID-19 Pandemic Waves Across Both Hemispheres)」と題されている。 

中国科学院プロセス工学研究所(IPE)の研究者らは、癌免疫療法を支援するために、免疫反応と腫瘍微小環境を共同で活性化するマクロファージと腫瘍のキメラ型エクソソームを開発した。この研究は、Science Translational Medicine誌のオンライン版に2021年10月13日に掲載された。この論文は、「マクロファージと腫瘍のキメラ型エクソソームがリンパ節と腫瘍に蓄積し、免疫反応と腫瘍微小環境を活性化する(Macrophage-Tumor Chimeric Exosomes Accumulate in Lymph Node and Tumor to Activate the Immune Response and the Tumor Microenvironment)」と題されている。腫瘍細胞と闘うために免疫システムを強化または利用する癌免疫療法は、大きな期待が寄せられている。癌免疫療法の多くは、免疫細胞を大量に産生することに基づいている。しかし、これらの免疫細胞の機能は、固形癌における免疫抑制的な微小環境によって常に損なわれている。

ラトガース大学の研究者らは、モーションセンサー付きのスニーカーを履いた人の微細な動きを調べることで、自閉症や健康問題に関連する遺伝性疾患「脆弱性X症候群」と「SHANK3欠失症候群」を歩行パターンと関連付けることに成功した。2021年10月22日にScientific Reports誌のオンライン版に掲載されたこの方法は、臨床診断の15~20年前に歩行障害を検出するもので、脳の構造と機能を維持するための介入モデルの開発に役立つ可能性がある。このオープンアクセス論文は、「因果関係予測モデルの最適なタイムラグが神経系病理の層別化と予測に役立つ(Optimal Time Lags from Causal Prediction Model Help Stratify and Forecast Nervous System Pathology)」と題されている。ラトガース大学ニューブランズウィック校の心理学教授であり、同大学の感覚運動統合研究室の室長であるElizabeth Torres博士は、「歩行パターンは健康状態を示す特徴の一つだが、脆弱性Xのような疾患の歩行症状は、目に見える形で現れるまで何年も肉眼では見えないことがある」「手足が長い、短いなどの解剖学的な違いや疾患の複雑さなどの問題があるため、歩行パターンを用いて、年齢や発達段階の異なる人々に影響を与える神経系疾患を広くスクリーニングすることは困難であった」と述べている。

進化生物学において、1950年代に提唱された「生活史理論」は、環境が整っているときには、生物が使用する資源は成長と繁殖に充てられるとしている。逆に、敵対的な環境下では、エネルギーの節約や外部からの攻撃に対する防御など、いわゆる維持プログラムに資源が振り向けられる。ジュネーブ大学(UNIGE)の科学者らは、この考えを、自己免疫疾患の原因となる免疫系の異常な活性化という特定の医学分野に発展させた。研究チームは、多発性硬化症のモデルマウスを用いて、寒さにさらされた生体が、免疫系から体温維持に資源を振り向ける仕組みを解明した。実際、寒さの中では、免疫系の有害な活動が減少し、自己免疫疾患の進行が大幅に抑制された。この結果は、Cell Metabolism誌の表紙を飾っており、エネルギー資源の配分に関する生物学的な基本概念に道を開くものである。この研究論文は、2021年10月22日にオンライン公開され、「寒冷環境下での免疫系リプログラミングによる神経炎症の抑制 (Cold Exposure Protects from Neuroinflammation Through Immunologic Reprogramming)」と題されている。自己免疫疾患は、免疫系が自分の体の器官を攻撃することで起こる。例えば、1型糖尿病は、インスリンを分泌する膵臓細胞が誤って破壊されることで起こる。多発性硬化症は、中枢神経系(脳と脊髄)の最も一般的な自己免疫疾患だ。この病気は、神経細胞を保護するミエリンが破壊されることが特徴で、ミエリンは電気信号を正しくかつ迅速に伝達するために重要な役割を果たしている。ミエリンが破壊されると、麻痺などの神経障害が生じる。

モザンビーク内戦(1977年~1992年)で象牙の密猟が激しく行われた結果、アフリカゾウのメスは個体数が激減する中で牙を持たなくなり、その結果、密猟を受けても生き残る可能性が高い表現型になったとプリンストン大学の研究者らは報告している。今回の研究成果は、人為的な捕獲が野生動物の個体群に及ぼす強力な選択力に新たな光を当てるものだ。食用や安全のため、あるいは利益のために、生物種を選択的に殺すことは、人類の人口や技術が増加するにつれ、より一般的で激しくなってきている。そのため、人間による野生動物の利用は、対象となる種の進化において強力な選択的推進力となっていることが示唆されている。しかし、その結果、どのような進化を遂げたのかは、まだ明らかになっていなかった。本研究成果は、2021年10月22日発行のScience誌に掲載された。このオープンアクセス論文は、「象牙密猟とアフリカ象における無牙の急速な進化(Ivory Poaching and the Rapid Evolution of Tusklessness in African Elephants)」と題されている。

このたび、ニューヨーク大学(NYU)ランゴーン・ヘルスでは、遺伝子操作された人間以外の腎臓を人体に移植する研究が初めて行われた。これは、生命を脅かす病気に直面している人々が、代替の臓器を利用できる可能性を示す大きな一歩となる。異種移植として知られるこの手術は、2021年9月25日(土)にニューヨーク大学ランゴン校のキンメル・パビリオンで行われた。この2時間に渡る手術は、ニューヨーク大学ランゴン校の外科学教授兼外科学部長であるRobert Montgomery医学博士、ニューヨーク大学ランゴン移植研究所の所長を務めるH.Leon Pachter医学博士が外科チームを率いた。腎臓は、数百マイル離れた場所で遺伝子操作された豚から入手し、脳死状態のドナーに移植された。このドナーは、家族の同意のもと、54時間にわたって人工呼吸器を装着され、医師は腎臓の機能を調べ、拒絶反応の兆候を観察した。手術後、腎臓の機能を示す主要な指標は正常であり、人間の腎臓移植で見られるレベルであった。

バージニア・コモンウェルス大学の研究者Arun Sanyal博士(MD)が主導する縦断的な全国調査によると、肥満、糖尿病、および関連する障害によって肝臓の瘢痕化が進んだ人々が、肝臓疾患で死亡していることが明らかになった。この研究結果は、2021年10月21日発行の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、特に2型糖尿病を持つ人々の肝臓疾患の検査に新たな緊急性をもたらすとともに、非アルコール性脂肪性肝疾患の将来的な治療法のロードマップを作成し、疾患が進行した人々の肝臓移植を防ぐことを目指している。NEJM誌に掲載されたこの論文は、「成人の非アルコール性脂肪性肝疾患の予後に関する前向き研究(Prospective Study of Outcomes in Adults with Nonalcoholic Fatty Liver Disease)」と題されている。VCUヘルスの肝臓病専門医であるSanyal博士は、「この研究は、非アルコール性脂肪性肝疾患患者の転帰の真の割合を初めて明確に示したものだ。」「この研究は、米国糖尿病協会が最近発表した、肝臓疾患のスクリーニングを開始するというガイドラインに歯止めをかけ、スクリーニングをより主流にするものだ」と述べている。

これまでで最大規模のうつ病の遺伝子解析(2021年5月27日現在)において、米国退役軍人局(VA)の研究者は、うつ病のリスクを高める多くの新しい遺伝子変異を特定した。この画期的な研究は、研究者がうつ病の生物学的基盤をより深く理解するのに役立ち、より良い薬物治療につながる可能性がある。本研究では、VAのミリオンベテランプログラム(MVP)の参加者30万人以上と、23andMeを含む他のバイオバンクの100万人以上の被験者の遺伝子データを使用した。このような大規模な参加者プールにより、研究者らは、これまで知られていなかったうつ病の遺伝的リスクの傾向を見出すことができた。共同研究者のJoel Gelernter博士(VA Connecticut Healthcare Systemおよびイェール大学医学部の研究者)は、今回の研究結果の意義について次のように述べている。「今回の研究では、うつ病の遺伝子構造について、これまで知られていなかった部分が明らかになった。「今回の研究により、うつ病の遺伝子構造がこれまで知られていなかったことが明らかになった。これにより、ゲノムの新たな領域を対象とした研究が可能になり、この情報をもとに、現在他の適応症で承認されている薬剤をうつ病の治療に再利用することができる」と述べている。


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