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Edited by Michael D. O'Neill

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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。

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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。

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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。

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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。

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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。

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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。

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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。

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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。

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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。

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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。

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