9月24日:体節形成時の振動のメカニズム(10月19日号発行予定Cell掲載論文)
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9月24日:体節形成時の振動のメカニズム(10月19日号発行予定Cell掲載論文)

2017年9月24日
細胞の遺伝子発現が一定の周期で振動する現象は、その規則性から数理を生命現象に適用したいと考える多くの研究者を引きつけてきた。最も研究人口が多いのが概日周期の研究だが、おそらくそれに続いて研究が進んでいるのが、胎児発生時に体節のような規則的分節構造を作る際に見られる、転写調節の周期性だろう。

今日紹介するストラスブール大学からの論文は、マウスのpresomitic mesoderm(PSM:体節形成前の中胚葉)が体節を形成する際振動する転写活性の調節機構についての研究で来月号のCellに掲載予定の論文だ。タイトルは「Excitable dynamics and Yap-dependent mechanical cues drive the segmentation clock(興奮性とYap依存性の機械的刺激が体節形成の時間を駆動している)」だ。

実はニワトリ胎児発生の体節形成時にhairlyと呼ばれる遺伝子がPSMから移動する中胚葉の中で振動をすることで体節が形成されることを初めて示したのはこの研究室のOlivier Pourquierだった。彼が米国に移った時はフランスの頭脳流出とフランスの発生学者が嘆いていたのをよく覚えている。 その後この現象は試験管内で再現されるようになり、今は亡き笹井さんとともにHesを発見した影山さんたちが加わって、かなり面白い分野に発展している。

この研究は、まずPSMでの振動を可視化できる組織培養法を確立し、次に細胞を単一細胞に分離すると、この振動は消えるが、もう一度一定数の細胞塊を形成させると、振動が始まることを明らかにし、振動には一定の細胞数が集まることで始まる細胞同士のコミュニケーションが必須であることを示している。この結果については発生学者なら「さもありなん、Notchシグナルのせいだ」と思い当たる話で、実際にNotchシグナルをブロックすると細胞間コミュニケーション依存性の振動が止まる。

ではNotchで全て説明できるのかと、今度はバラバラになった細胞がNotch刺激で振動するか調べ、Notchだけでは振動を説明できないことを示している。

ではNotch以外に振動に関わる分子は何かと探索し(この辺りの実験の進め方はさすがと思う)、最終的にファイブロネクチンなどのマトリックスのシグナルを感知したYapシグナルが振動を止めており、このシグナルをlatrunculinで抑えると振動が再開すること、また活性化型Yapを導入すると、細胞塊を作らせても振動が起こらないことを明らかにしている。

あとは飛ばして結論を急ぐと、NotchシグナルがPSMの振動スウィッチを入れ、これにより振動の準備ができるが、これと同時に振動する転写因子の発現を抑えるYapのシグナルが外部の細胞濃度などを感知して振動することで、振動が維持されるというシナリオだ。これを説明するために、クオラムセンシングや、細胞の刺激への不応期の概念をうまく導入するのはさすがにOlivierだと思うが、やはり最も重要な発見はYapによる振動の閾値の調節だろう。

このように試験管内、しかも単一細胞レベルに振動が収束したことで、今後、ではなぜ体節が分化するのかの肝心な疑問に答えられるようになるだろう。その意味でも、影山さんたちの人為的振動調節法は大きな可能性があるように思える。

Hesというと笹井さんを思い出すが、現役最後の年CDBの2代めの所長になってもらえないかOlivierに直談判したことがある。少しその気になったようだったが、やはり言葉の壁などで実現しなかった。そんなことを多く思い出させる論文だった。
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9月23日:うつ病の自殺念慮と脳の炎症(Biological Psychiatryオンライン版掲載論文)

2017年9月23日
従来神経ネットワークの機能的障害と考えられていた精神疾患を、神経細胞の増殖不全や炎症などの器質的な原因から見直す研究が進んでいる。例えばうつ病の場合従来の治療はもっぱら神経伝達物質の量を調節する生理学的な薬剤が中心だったが、うつ病で海馬や扁桃体の細胞の減少が見られることが明らかになり、細胞増殖を活性化させる、これまでとは全く異なるメカニズムの治療が可能になるのではと期待されている。

うつ病については神経細胞の減少とともに、様々な炎症が重要な修飾因子になっている可能性が示唆されている。例えば、脳に炎症が起こるとうつ症状が出るし、抗うつ剤の効かない患者さんの血液検査では炎症マーカーが上昇していることが知られている。

今日紹介する英国マンチェスター大学からの論文は最も典型的な「大うつ病」と診断されるうつ病の脳に炎症が起こっているかどうかPET検査で調べた研究でBiological Psychiatryオンライン版に先行発表された。タイトルは「Elevated translocator protein in anterior cingulated in major depression and a role for inflammation in suicidal thinking: a positoron emission tomography study(前帯状皮質のtranslocatorタンパク質は大うつ病で上昇し、自殺念慮に関わる:PETを用いた研究)」だ。

この研究では炎症に対してミクログリアが活性化することを利用してうつ病に炎症が関わるか調べている。というのも、最近ミクログリアが活性化されると合成が上昇するミトコンドリア分子translocator proteinと結合するリガンドPK11195が開発され、脳内の炎症をPETで調べることが可能になってきたからだ。研究では17人の大うつ病の患者さん14名、正常人13名に放射線標識したPK11195を注入、前帯状皮質、前頭前皮質、および島皮質のtranslocatorタンパク質の脳内各部位での量を調べている。いくつか対照に選んだ脳領域では正常人と大うつ病では差がないが、先に挙げた3領域、特に前帯状皮質でtranslocator proteinの合成が約50%上昇していることを突き止める。

次に自殺念慮のある患者さんと、自殺は考えていないが大うつ病の症状のある患者さんを分けて同じ検査を行うと、驚くなかれ自殺念慮を持つ患者さんではtranslocatorタンパク質の量が平均で2倍に上がっており、ほとんどの患者さんが正常対照より高い値を示して、診断的価値があることがわかった。

話はこれだけで、ではなぜミクログリアが前帯状皮質で上昇すると自殺念慮を考えるのかは全くわからないし、診断的価値なら診察時によく話を聞けばいいことのように思える。しかしうつ状態でも自殺に至るにはモチベーションを高める動機が必要になる。局所での炎症とミクログリアの活性がその後押しになるなら、面白い研究分野に発展するように思える。ほとんどの病気が炎症に収束してしまうのは少し心配になるが、期待したい。
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9月22日:運動中に起こった心停止に対する最も普及したしかし間違った処置(Heart Rhythmオンライン版掲載論文)

2017年9月22日
限界で競技するスポーツは、常に事故や病気と隣り合わせだ。なかでも、心室細動による突然死は恐ろしく、できるだけ早く除細動で正常な心拍を回復させる必要がある。心臓の場合、3分放置するだけで死亡率は50%を超す。しかし、多くの場合適切な処置を受けることことができず、スポーツ中の心停止の死亡率は高い。

今日紹介するイスラエル・テルアビブ大学からの論文は、テレビ中継や個人用に撮影されたスポーツ中の心停止発作の映像を集め、発作直後に適切な処置が行われているか調べた研究でHeart Rhythmオンライン版に掲載された。タイトルは「Attempts to prevent “tongue swallowing” may well be the main obstacle for successful bystander resuscitation of athletes with cardiac arrest (心停止を起こしたスポーツ選手に対する周りの救命措置の失敗につながる最も重要な要因は「舌の沈下」を防ごうとする試みの可能性が高い)」だ。

この論文は1990年、多くの人が観戦していた大学バスケットボールの試合で倒れ、結局亡くなった選手が、最初の2分間、何の心臓に対する治療も受けていなかったという映像の反省から始めている。

実情を調べるために、試合中の発作に関する映像をできるだけ集め、その中で、1)発作を起こした選手の個人データが得られる、2)事故の場所と時間がわかる、3)発作後の処置について映像が存在する、の3条件を満たす映像を集め、1)発作時に周りにいた選手の行動、2)処置班の到着時間、3)最初の処置、4)心臓マッサージの開始、5)除細動器の使用の有無と使用時期、について分析している。

最終的に試合中に意識を失って倒れた28(女性は一人だけ、24人がサッカー選手)選手の分析を行っている。最終的に、15人(53%)は生存できたが、このうち後で心停止であることが判明した22人については8人(36%)の生存で、周りに多くの人がいても、死亡率が極めて高いことがわかる。

次に、周りの選手が取る行動だが、3秒以内に発作だと認識し、蘇生の試みが始まっているが、脈を調べて心停止を確認し、心臓マッサージを最初から行ったケースは全くなく、8例だけが1分程度経った後でようやく心臓マッサージを受けている。驚くことに、除細動器が使われたのはたった2例で、それも10分経過した後だった。

ではその間何が行われていたのか?映像を調べると、すべてのケースでいわゆる「気道確保」のため、口を開けさせ舌を引っ張り出すという操作にかかりきりで、脈さえ調べられていないことがわかった。実況放送中のアナウンサーも「チームメートと医療スタッフが集まって、舌沈下を防ごうとしているように見えます」(BBCスポーツ)と実況している。

実際には世界サッカー協会やアメリカ心臓学会が、スポーツ中の発作に対して心臓マッサージの重要性を説き、しかも選手の訓練すら行っているのに、ほぼ全例で舌の沈下を防ぐ処置に集中して貴重な時間を空費してしまっている現状から、発作に対してはまず気道確保のための舌沈下防止という神話を打ち壊すことが最も重要だと結論している。

気になって「運動中の心停止」で検索すると、我が国の場合まずAEDの有効性を訴えた記事がトップにくる。その後、東京消防庁の記事が来るが、ここでは心臓マッサージが呼吸確保より重要であることが明確に述べられている。一方次に来る福島県の広域行政組合のサイトでは、1)意識確認、2)救急とAED以来、2)気道確保、3)人工呼吸と心臓マッサージという順番が詳しく書かれており、この論文と同じ問題を抱える心配がある。

ビデオを集めることでこれだけの調査が可能であることがよくわかったが、スポーツの秋、できるだけ早く、脈で心停止を認識して心マッサージを始めることを中心にしたマニュアルを周知させる必要があるだろう。
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9月21日:脊髄損傷により誘発される免疫不全(Nature Neuroscienceオンライン版掲載論文)

2017年9月21日
私たちのNPOは特定の疾患だけに絞った活動をしているわけではないが、それでも何となくお付き合いの深い疾患ができてくる。そのうちの一つが脊髄損傷で、付き合いは私の現役時代にさかのぼる。現役を辞めた後も、すでに2回AASJチャンネルでの発信も行っており、当然放送のために多くの総説を読んだ。しかし、完全に抜け落ちていたというか、脊髄損傷によって体の免疫機能が低下し、感染症の危険に晒される率が高くなっているという点については、全く考えたこともなかった。

今日紹介するハーバード大学からの論文は脊髄損傷により免疫不全がおこり、肺炎に至るメカニズムを明らかにした研究でNature Neuroscienceオンライン版に掲載された。タイトルは「Spinal cord injury-induced immuneodeficiency is mediated by a sympathyetic neuroendocrine adrenal flex(脊髄損傷により誘導される免疫不全は交感神経—副腎内分泌反射により媒介されている)だ。

私が知らなかっただけで、脊髄損傷、特に上部の損傷では免疫不全が起こり、肺炎に罹患する確率が上昇することが知られていた。この研究ではマウスの脊髄を様々なレベルで損傷し、免疫反応と内分泌系の変化を調べ、まず脊髄損傷により、白血球減少症と肺炎が起こること、およびノルエピネフリン (NE)がほとんど0にまで低下するが、グルココルチコイド(GC)レベルは逆に上昇することを見つけている。 NEもGCも副腎から分泌されることから、脊髄損傷により副腎の交換神経支配がなくなることで、副腎のホルモン分泌異常が起こり、その結果免疫不全と肺炎が起こったことが推察できる。これを確かめるため、まず副腎を外科的に除去すると(この場合NEとGC両方の分泌が低下する)、なんとリンパ組織のサイズが元に戻り、血中の白血球も元に戻ることがわかった。従って免疫不全はの犯人はNEではなく、CGが異常に高まることが白血球減少症を誘導していることがわかる。ただ、副腎除去では肺炎の発症を防げなかった。

そこで基礎的なホルモン分泌を続ける神経支配のない副腎を移植してGCのレベルを維持すると肺炎の発症は維持できた。

主な実験としては以上で、1)脊損により副腎の交感神経支配が消失、2)結果NEの低下と、GCの上昇、3)内分泌ネットワークが乱れ、下垂体ACTH経路の抑制による異常が固定化し、この結果、白血球減少および循環器の異常が加わって、感染症が増加する、を考えられるシナリオとして提案しているが、まだ詳細はつめきれていない印象だ。また、白血球減少についても細胞死、ホーミングの異常などデータは示しているが、明瞭な結果とは言いにくい。ただ、一つのラインが切れるだけで、複雑な内分泌系の乱れが生じ、免疫系なども複雑な変化に晒されることは間違いなさそうだ。

この研究ではマウスだけでなく、人間の脊損でも同じ内分泌系の乱れが起こることを示しており、まず脊損後のGCレベルを正常へ低下させることの重要性を示唆している。おそらく、この急性変化は長い時間をかけて元に戻るのだと思うが、急性期にはぜひ、血中濃度を測定しながら、正確なホルモン補充療法を行うプロトコルを早期に開発してほしい。
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9月20日:リンパ管新生はガンに対する免疫反応に必要?(9月13日号Science Translational Medicine掲載論文)

2017年9月20日
ガンのステージは、通常原発ガン自体の大きさ(T)、リンパ節転移(L)、そして他臓器への転移(M)の3つの指標を調べることで決められる。この意味で、リンパ節転移はガンの悪性度を示す重要な指標として使われてきた。ガンの周りのリンパ節転移が起こるためには、がん細胞はリンパ管を通ってリンパ節に到達する必要がある。このため、一般的にリンパ管新生の強いガンでは予後が悪いと考えられてきた。またそれを示唆する論文も多く発表されている。

今日紹介するシカゴ大学とスイスローザンヌ工科大学からの論文は、ガンの周りのリンパ管新生はリンパ球を集める作用があり、ガンの免疫反応を高める作用があるのではと考え、マウスモデルとヒトのガンデータベースを解析した論文で9月13日号のScience Translational Medicineに掲載された。タイトルは「Tumor lymphangiogenesis promotes T cell infiltration and potentiate immuneotherapy in melanoma(ガンのリンパ管新生はT細胞の浸潤を促しメラノーマに対する免疫治療効果を高める)」だ。

研究ではまず遺伝子操作で外来抗原を発現するマウスメラノーマを移植したマウスのリンパ管新生因子VEGF-Cを阻害して腫瘍内のリンパ管新生を抑えても、ガン抑制効果があまりないが、VEGF-Cを発現しているガンではリンパ球や炎症細胞の浸潤が起こり、さらに免疫原性の強いガンでは抑制性のT細胞(Treg)の浸潤も起こっていることを確認している。すなわち、免疫成立という点で見れば、リンパ管新生が望ましいことになる。

そこで、キラー細胞をガンと共に移植してガンの増殖を見るシステムで、リンパ管新生がキラー細胞をガンの周りに浸潤させる効果があること、このリンパ球浸潤にCCL21ケモカインが関わっていること、またワクチンなど他の免疫療法でもVEGF-Cを分泌するガンほど強い反応が起こることも示している。

このように様々なマウスモデルを用いて、リンパ管新生がガンの免疫を高めることを確認した後、今度は臨床経過と、ガンのゲノム、発現遺伝子などが揃っているデータベースを用いて、メラノーマのVEGF-Cや、腫瘍組織でのケモカインの発現と、免疫チェックポイント治療の効果の相関を調べている。
      結果だが、VEGF—Cが高いガンでは、組織のケモカインも上昇しており、T細胞の浸潤が更新していると考えられること、そしてVEGF-Cが高いと、PD-1やCTLA-4を用いたチェックポイント治療で高い効果が臨めることを明らかにしている。VEGF-AやVEGF-Dなどの血管新生因子の発現ではこのような差は全く見られない。

私が現役の頃、VEGF-Cを阻害すると、ガンの転移が抑えられることが示され、VEGF-Cはガンの進展を助けると考えられてきた。しかし今回の研究により、すでに転移があり免疫療法による治療を行う場合は、VEGF-Cは免疫反応を高める作用があることを念頭におく必要があることがわかった。

結局、個々のガンの性質を見極めて治療することの重要性がまた強調される結果だったと言えるが、PD-1治療の効果予測のみならず、アデノウイルスベクターなどでガン局所にVEGF-Cを発現させて、ガンの免疫を高めるための新しい治療法の開発などに直結していくように思える。
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9月19日:コカインで変化する神経サーキットを明らかにする(Natureオンライン版掲載論文)

2017年9月19日
コカインなどの薬剤により神経サーキットが構造的に組変わり、様々な症状の原因になることがわかっている。ただ、実際にコカイン使用時に起こる回路の変化を特定するのは簡単でない。脳を刺激してすぐ反応している細胞をFosなどの転写で特定する方法もあるが、どの神経とどの神経が結合しているのかを明らかにするには、候補のあたりをつけ、それに絞って研究する必要がある。うまくいけば論文になるし、全く無関係だと無駄骨に終わる。

今日紹介するスタンフォード大学からの論文は特定のニューロンと結合する回路のコカインによる変化を網羅的に調べる方法を開発した研究で、Natureオンライン版に掲載された。タイトルは「Rabies screen reveals GPe control of cocaine-triggered plasticity(狂犬病ウイルスによる脳回路スクリーニングによりコカインによって誘導される神経回路可塑性を外側淡蒼球が調節することが分かった)」だ。

タイトルにあるように、この研究では狂犬病ウイルス(Rabie)の糖タンパク質がシナプスを超えて、結合している神経細胞間を伝搬する性質を用いて神経細胞同士の結合を調べている。これまでこの方法は領域間の結合を調べるために使われてきたが、薬剤の作用によって起こる回路の変化を網羅的に調べる目的では使われてこなかったと思う。著者らは、コカインにより変化する脳回路を、決めうちしないで網羅的に調べるために、この方法を改良して用いている。

コカインは、マウスの運動性の上昇、薬物を投与された場所への強い指向性を誘導する作用があるが、この研究ではこれらの症状に中脳の腹側被蓋野(VTA)のドーパミン、及びGABA神経が関わると考え、コカイン刺激によりこの2種類の神経と結合する神経がどう変化するかを調べている。

具体的には、VTAのGABAあるいはドーパミン神経にRabie糖蛋白を発現させ、この神経とシナプス結合している神経細胞を、コカイン投与及び非投与マウスで比べ、結合している神経数が大きく変化した脳領域を調べている。

この研究のハイライトは、外側淡蒼球(GPe)と呼ばれる領域の抑制性ニューロンとVTAのドーパミンニューロン及びGABAニューロンとの結合が最も著明に増加することを突き止め、この方法で機能的な脳回路の変化を特定し、この方法が脳回路の変化を調べるのに役に立つことを示したことだ。

一旦変化する回路構成がきまると、そこは脳遺伝子操作の本家本元のスタンフォード大学で、コカインによりGPeのPV陽性抑制ニューロンの興奮性が高まること、この活動がVTAに発現させたRabie標識神経の増加に関わること、そして、多動性や中毒症状に関わる回路がGPeによるGABAニューロンの抑制、GABAニューロンによるドーパミン乳論の抑制と続く回路であることを、様々な遺伝子操作マウスや最新の脳操作法を用いて明らかにしている。結論としては、コカイン服用により、GPePV陽性細胞の興奮上昇、これとつながるGABAニューロンの抑制、抑制の外れたドーパミンニューロンの興奮上昇がおこり、結果運動性の上昇や中毒症状が起こることを示している。 おそらくヒトでも同じような回路が働いているはずで、今後MRIなどを用いてこの部位を狙った検討が行われると想像できる。
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9月18日:分裂期の転写(9月15日号Science掲載論文)

2017年9月18日
転写にはエピジェネティックな調節に加えて、染色体の3D構造まで重要な役割を演じていることがわかると、この様な仕組みが全く望めなくなる分裂期、細胞の分化特性はどう維持されるのか不思議だ。おそらく細胞の転写が完全に止まって、さらに染色体が再構成されてしまうと、分化プログラム維持は難しいはずだ。

この問題に取り組んだのが今日紹介するペンシルバニア大学からの論文で9月18日号のScienceに掲載された。タイトルは「Mitotic transcription and waves of gene reactivation during mitotic exit(分裂期の転写と、分裂期からの離脱時に見られる数波にわたる遺伝子再活性)」だ。

分裂期には核膜もなく染色体は分離しているので、核を取り出して染色体沈降を用いて全ゲノムレベルで転写を調べることは難しい。代わりにこの研究では5-ethynyluridine(EU)を用いてできたばかりのRNAをラベルし、できたRNAを沈降させる方法を用いている。具体的には、微小管阻害剤ノコダゾールで細胞を分裂期に停止させ、その後ノコダゾールを洗い流して細胞周期を進める。様々な時期にEUで合成されたばかりのRNAを標識、停止期から離脱してG1期へと進む時のEU標識RNAの配列を調べ、1)分裂期の転写の程度、2)分裂期に上昇するRNA、3)分裂期からG1期へと移行する間にどう本来の転写が戻るのか、について調べている。

この方法が信頼できることを確認した上で、分裂期にも正常レベルの5%程度の転写が維持されており、ほぼすべての遺伝子の転写が低いレベルで維持されている。さらに分裂期で上昇する遺伝子も800近く存在することを明らかにしている。KLF4,ATF3,ELF3など重要な転写因子が含まれるが、FISHを用いてこの3種類の遺伝子の転写が分裂期でアクティブであることも示している。納得できるのは、分裂中に高い転写活性があるのが細胞外と関わる分子群である点で、分裂期に上皮層から外れたら大変なことになる。

このあと分裂期から離脱するときに転写がどう正常化するかを、ノコダゾールを洗い流した後異なる時期にEUラベルする実験で調べているが、まず細胞骨格など構造を維持する分子が転写され、その後波状に転写が進んでいくことを示している。

最後に、この研究に利用した肝細胞株のアイデンティティーに必要な肝細胞特異的遺伝子の転写を見ると、低いレベルで分裂期も維持されているが、転写が戻るのは分裂期離脱後の後期になることも分かった。

他にも転写の回復過程が詳しく調べられているが、詳細はいいだろう。実際には、この研究は入り口で、今後転写が維持されるメカニズム、正常のパターン回復とエピジェネティックスや染色体の3D構造の関係などもっと困難な課題が残っている。今後に期待したい研究だ。
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9月17日:Fragile X症候群の新しい治療可能性(9月7日号Cell掲載論文)

2017年9月17日
Fragile X症候群(FXS)という病気は、ほとんどの方には耳慣れない名前だろう。X染色体上のFMR1遺伝子の突然変異が原因で起こる病気で、患者さんのほとんどは男性だ。耳が大きかったり、へん平足だったりと、軽微な形態形成異常もあるが、一番問題は知能の発達が障害され、自閉症スペクトラムを起こす、脳の発達異常だ。もちろん小児科医に限らず、医師はこの病気についての知識を持っているが、FRM1遺伝子の欠損により何が起こるのかについて知っている医師はそう多くないだろう。これは、FMR1分子が多くのRNAに結合する分子で、mRNAの転写後の調節に関わり、様々な分子の翻訳を抑制しているからで、実際こFXSの細胞中では抑制が外れて多くの分子の発現が上昇している。

最近になって、FRM1と結合するRNAに特異性がないとはいえ、シナプス形成や機能に関わる分子の発現が特に上昇していることがわかり、脳の発達異常の説明ができたかに見えた。しかし、この仮説に従って試された化合物は、あまり効果がなく、シナプス分子とは異なる標的分子が探索されていた。

今日紹介するロックフェラー大学からの論文はシナプスで発現する分子だけでなく、クロマチンの修飾に関わるmRNAもFRM1に調節されており、その中のBrd4がFXSの治療標的になることを示した研究で9月7日号のCellに掲載された。タイトルは「Excess translation of epigenetic regulators contributes to Fragile X syndrome and is alleviated by Brd4 inhibition(エピジェネティック調節に関わる分子の転写上昇がFragile Xに関わり、Brd4抑制により症状の改善が可能)」だ。

研究ではFRM1に結合するmRNAを見直し、842種類のmRNAの多くは、これまで知られていたようにシナプス形成や機能に関わる分子だが、それ以外にクロマチン修飾に関わるmRNAが多く存在し、実際FXSではクロマチン構造がOn側に強く偏っていることが明らかになった。これらのクロマチン修飾因子の中から、分子標的薬がすでに開発されているBrd4に着目して研究を続けている。

実際、Brd4の発現はFXSで高まっている。そこで、Brd4の機能を阻害するJQ1を培養細胞、最後にFXSモデルマウスに投与すると、クロマチン構造も正常化し、FXSに特徴的な過剰なシナプス形成が抑制され、さらにモデルマウスの自閉症様の症状を抑えることを示している。

さらにBrd4は同じファミリー分子と異なりCK2でリン酸化されることが知られており、この経路を阻害剤で抑えても自閉症様症状を抑えることができた。

両方の薬剤ともガン治療に利用が始まっているが、当然副作用が強い。そこで、ガンには効かない程度の低濃度でそれぞれの薬剤を組み合わせて使った治療実験を行い、期待通り大きな効果があることを示している。さらにすでに発症しているマウスにも効果があることも示せたのは大きい。

ともかく薬剤があるBrd4に焦点を当ててみたらうまくいったという話だが、結果オーライ大歓迎。FXSは治療がないとされてきたが、是非治験の枠組みを検討してほしい。
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9月16日:肝臓癌発症とカスパーゼ8(9月11日号Cancer Cell掲載論文)

2017年9月16日
ほぼすべての肝臓癌は、様々な原因による肝臓の慢性炎症に伴う肝細胞の細胞死と,それを補うための肝細胞再生の繰り返しにより起こってくることがわかっている。従って、慢性炎症はただの引き金で、肝細胞の細胞死を慢性的に誘導すれば肝がんが発生するはずで、実際その様な研究が行われてきた。

今日紹介するチューリッヒ大学と、ドイツガン研究所からの共同論文は、肝臓の細胞死を起こりやすくしたマウスで発症する肝がんに関わる分子メカニズムを追求した論文で9月11日号のCancer Cellに掲載された。タイトルは「A dual role of caspase-8 in triggering and sensing proliferation associated DNA damage, a key determinant of liver cancer development (カスパーゼ8増殖に伴うDNA損傷の引き金を引くとともに、損傷を検出する2つの役割を持っており、肝がんの発症の鍵を握る)」だ。

この研究では肝臓特異的に細胞死を防いでいる分子が欠損したマウスを作り、肝がんが発生する過程を追跡、期待どおり細胞死が上昇すると、肝細胞の再生が上昇、その結果増殖ストレスが上昇して、遺伝子の増幅や欠損、そして切断が起こること、またこのストレスを修復するシステムが動員され、発がんを予防することを示している。これとともに、肝がんが発生する前からALT,AST(トランスグルタミナーゼ)の血中濃度を調べることで、細胞増殖の亢進を検出できることも示し、実際の臨床にも役立つ情報になっている。

次に細胞死を誘導するシグナル分子を探索し、炎症とは無関係にTNFシグナルが肝細胞の細胞死を誘導しており、その下流にカスパーゼ8(Cas8)が存在することを明らかにし、炎症とは無関係に細胞死が高まると、細胞増殖が上昇、その結果ゲノムの不安定化が起こり、肝がんが発生するということが確認される。

期待どおりCas8は細胞死を誘導して発がんに関わる、とめでたしめでたしで終わってもいいが(当たり前で面白くないが)、この研究ではこの系でさらにDNA修復機構を追求することで、なんとCas8がDNA損傷を検出するのに重要な働きを演じていることに気がつく。ここから話は分かりにくくなるので、詳細を省いてまとめてしまうと、Cas8により細胞死が誘導される前に、いわゆるインフラマトゾームと呼ばれる多数の分子が集まるシグナル複合体の形成の核になり、JNK転写システムを活性化、最終的に修復に関わるヒストンバリアントのリン酸化に関わることを明らかにする。

以上の結果は、細胞死誘導で発がんを促進しているCas8が、増殖細胞ではゲノムの安定性に寄与するという矛盾する働きを持っていると結論できる。

ただこれは肝がん発生という点から見た話で、普通の状態では障害された細胞を速やかに取り除き、安全にそれを補うという合目的な役割を演じていることになる。何事も過ぎてしまうと、安全装置も働きようがない。
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9月15日:母体の炎症が子供の自閉症につながるメカニズム(Natureオンライン版掲載論文)

2017年9月15日
昨年世界中の妊婦さんを震撼させたZikaウイルスの例からわかる様に、妊娠中の感染症は胎児の発達に大きな影響がある。Zikaウイルスの様に、胎児の脳に感染して細胞死を誘導してしまう場合もあるが、最近問題になっているのは細菌やウイルス感染によって誘導される母体内での炎症が、明瞭な脳の発達異常ではなく、自閉症スペクトラムにつながる小さな脳回路の変化を誘導してしまうことだ。事実、臨床の論文を読んでいると、母親の炎症と自閉症スペクトラム発症の相関を示すデータが積み上がっている。このことは、妊娠前のワクチン摂取も含めて、妊娠中に感染による炎症が起こらない様、できる手は全て打つことが重要だろう。

実際、動物モデルでは炎症性のサイトカインIL-17を妊娠中に投与するだけで社会性が低下し、繰り返し行動が高まった自閉症によく似たマウスができる。今日紹介するマサチューセッツ工科大学からの論文は母体の炎症から、生まれた子供の自閉症様症状までのブラックボックスを丹念に解きほぐした研究でNatureオンライン版に掲載された。タイトルは「Reversing behavioural abnormalities in mice exposed to maternal inflammation(母体の炎症にさらされたマウスの行動異常を回復させる)」だ。

このグループは、受精後12.5日目に母体に炎症を誘導すると、生まれてくるマウスの脳の体性感覚野に、皮質のマーカーを使った免疫染色で特定できるCortical Patchと呼ばれる組織異常が誘導され、これが行動異常と関連することを示していた。

この論文では炎症から行動までのブラックボックスを説明することに成功しており、明らかになったシナリオは以下の様なものだ。

1) 皮質神経細胞のIL-17Rをノックアウトすると、Cortical Patchの形成を予防でき、母体の炎症の影響を受けなくなる。すなわち、母体でIL-17が上昇するのを止めるのが予防になる(個人的見解:IL-17に対する抗体は現在治療に使われていることを考えると、母体が感染したとき、この抗体を利用することも考えられる)
2) IL-17Rを発現した神経細胞が刺激されることで、体性感覚野では介在神経が特異的に減少し、その領域の神経活動が生後も高まった状態が続く。
3) 正常マウスの体性感覚野の神経興奮を光遺伝学的に高めると、社会性の低下、繰り返し行動などの異常が出る。また、介在神経の活性を低下させても同じ様な行動異常がみられる。要するに、炎症に起因する体性感覚野での抑制性介在神経活動の低下が、この領域の興奮を高め行動異常につながる。
4) 逆に炎症により誘導された行動異常は、この領域の神経活動を抑えることで予防できる。
5) 体性感覚野の神経細胞は、側頭部連合野と線条体に神経線維を伸ばしているが、側頭部連合野との結合が社会性を支配し、線条体との結合が繰り返し運動を支配することを、やはり光遺伝学的手法による神経刺激で確認している。

以上、炎症から回路異常誘導、生理学的過刺激による行動以上まで、動物モデルとはいえブラックボックスを開けてくれた。しかも、妊娠時、及び生後の様々な介入可能性を示唆している。モデルマウスでも自閉症スペクトラム研究にとってこれだけ大きな貢献ができることを示した重要な論文だと思う。
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