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3月11日 ポピュリズムと反ワクチン(European Journal of Public Health オンライン掲載論文)

2019年3月11日

今我が国では外国で麻疹に感染した患者さんが、帰国した後、発病までに多くの人と接触し、新たな患者を発生させていることが社会問題になっている。今年大阪、三重を中心にすでに250人をこす患者さんの発生が確認されており、この10年で最も多かった2014年全体で462人だったことを考えると、これを上回ることは間違いない。麻疹は感染力が強く、当然と言ってしまえばそれまでなのだが、麻疹感染を国内だけで考えられなくなり、グローバルなレベルで対策を練る必要があるのは間違いない。

麻疹に関しては外国で感染するという問題だけでなく、先進国で今最大の問題は麻疹に対する免疫を持たない集団の増加で、この最大の理由は子供のワクチン接種数が低下していることだ。ワクチンは、個人を感染症から守るだけではなく、集団や弱者を守る公衆衛生上の意義も大きい。麻疹ワクチンについては長い歴史があり、その間改良も重ねられ、その効果は医学的に何度も確認されている。先週にも、デンマークから麻疹、おたふく風邪、風疹の3種混合ワクチンと自閉症に関する500万人という大規模調査が行われ、自閉症の発症率はワクチン接種を受けていない人たちのほうが多いことが示された(Annals of internal Medicine: doi:10.7326/M18-2101)。にもかかわらずワクチンを拒否する人の数が増えているのは、感染の脅威が減ったこともあるが、反ワクチンキャンペーンを支持する人が増えたからだと思う。

これまでも、ワクチン拒否の理由について多くの調査が行われてきた。ただ、特定の政治的ポジションと、ワクチン拒否との相関を調べた研究はなかった。今日紹介するロンドン・クイーンメリー大学からの論文は、現在ヨーロッパで拡大しつつあるポピュリズムの運動と、ワクチン拒否の間に何か共通のメンタリティーがあるのではないかと着想し、ヨーロッパ各国でこの可能性を調べた論文で、European Journal of Public Health のオンライン版に掲載された。タイトルは「Populist politics and vaccine hesitancy in Western Europe: an analysis of national-level data(西ヨーロッパで見られるポピュリズム政治とワクチン摂取の躊躇)」だ。

研究では各国でポピュリズム として位置づけられている政党をまず選んでいる。ポピュリズムとはイデオロギー的立場ではなく、資本、国家、市民のあり方について先進国共通に確立してきた体制にNoを突きつけた、反エスタブリッシュメントと呼べる立場だ。例えばドイツでは、左派党とドイツのための選択肢の左右両党が対象に選ばれており、反エスタブリッシュメントが右左関係なく選んでいる。有名なところでは、イタリアの五つ星運動、フランスの国民連合、英国のイギリス独立党などだ。

次に西ヨーロッパ各国で男女500人づつ無作為に選び、ポピュリズム政党に投票するかどうか、そしてワクチンについての考えを聞いて、今回の統計に用いている。ワクチンについては、1)ワクチンは重要だと思うか、2)ワクチンは有効だと思うか、そして3)ワクチンは安全だと思うか、の3つの質問を聞いている。そして、Noと答えた割合と、ポピュリズム政党に投票すると答えた割合をプロットして図示している。

結果だが、ワクチンは安全でないとする意見は、国によって大きくばらつく傾向にあるがいずれの質問でもワクチンに対して反対の意思表明をした人と、ポピュリズム政党に投票すると答えた人の割合は、ほとんど完璧な相関を示すことがわかった。

以上の結果は、ポピュリズムと反ワクチンには共通のメンタリティーが存在していることを示唆している。ここで選ばれた政党は政治的には左派、中道、右派と様々なので、結局何かの政治信条と言うより、ポピュリズムの一つの背景になっている反エスタブリッシュメントと反ワクチンとに何らかの共通性があることを示唆している。

ただ難しいのは両者の関係が成立する理由が簡単に決められない点だ。例えば、麻疹ワクチンが自閉症の原因であると言う世紀の捏造論文をThe Lancetに発表したWakefieldは、現在米国の反ワクチン運動のシンボルとして担がれており、トランプと会見して支持を表明している。当然大統領選挙では、反ワクチンの人たちはトランプに投票する。同じように、5つ星運動も麻疹ワクチンと自閉症の関係に対する懸念を公に表明している。当然反ワクチンの人たちはこの政党を支持するだろう。

また西ヨーロッパではワクチンを義務化している国も多く、フランスの国民連合はワクチンの安全性に懸念を表明し、義務化に対して反対している。ギリシャでは、左派のポピュリズム政党が同じ立場を公に表明している。したがって、ポピュリズムに反科学という思想的共通性があると簡単に決めつけるのはまだまだ早計で、さらに詳しくこの共通性の背景を研究したほうがいいだろう。

ただこの論文のデータを見て、私が最も感心したのは、国民皆保険で、公衆衛生大国と考えられるデンマークで、ポピュリズムが必ずしも反ワクチンに繋がっていない点で、同じ傾向が英国や、フィンランドにも見られる点だ。すなわち、ワクチン拒否という反科学的な考えも、教育と政府の努力でかなり抑えることができることを意味している。

翻って、我が国を考えてみると、政治状況が大きく違うことがわかる。もちろんわが国にもポピュリズムや反エスタブリッシュメントを支持する人は多いが、具体的にそれが政党として現れておらず、同じ調査をするのは難しいと思う。ただ、貧富の差が拡大し、外国人の受け入れが広がることで、いつかわが国でも同じような反エスタブリッシュメントの政党は生まれるような気がする。その時、反エスタブリッシュメントとは直接関係ない、反ワクチン運動や、反科学運動がこの動きとどう連動するのか、調べてみることは、エスタブリッシュメントの一つのセクターを代表する科学界に課せられた責務であるような気がする。

カテゴリ:論文ウォッチ

3月10日:肝臓に転移が起こりやすい理由(Natureオンライン版掲載論文)

2019年3月10日

消化器ガンに限らず、肝臓は転移が起こりやすい臓器だが、血管が豊富で、大きな臓器なので当然のことだと思っていた。今日紹介するペンシルバニア大学からの論文は、この当たり前の背景には、ガンには原発巣に止まって増殖してい時期でも、すでに肝臓に転移できる場所を用意する能力を持っており、うまく原発巣から遊離できて血管に侵入できると、こうして用意した肝臓の環境を使って転移癌として増殖するという研究だ。タイトルは「Hepatocytes direct the formation of a pro-metastatic niche in the liver(肝臓細胞が転移しやすいニッチを肝臓に用意する立役者)」で、Natureオンライン版に掲載された。

著者らは最初から、ガンが原発巣から肝臓に働きかけ、肝臓を転移に適した環境に作り変えていると考えて研究を行っている。研究では遺伝子を操作してすい臓ガンが発生しやすくしたマウスを用意し、癌が膵臓にできた時期と、まだ膵管の小さな変化に止まっている時期に蛍光標識したがん細胞を静脈注射し、肝臓で増殖するかを調べると、すでにガンが膵臓に発生している時期には、まだ転移は起こっていなくても、肝臓に転移しやすくなっていることがわかった。実際、膵臓にガンが発生した時点で肝臓の組織を調べると、白血球が集まり、コラーゲンやフィブロネクチンなどが分泌されたガンの増殖に適した炎症像が見つかることがわかった。

そこで、膵臓にガンができたマウスの肝臓で発現している遺伝子を調べると、急逝炎症のメディエーターである血清アミロイドタンパク質(SAA)、およびIL-6によって誘導される炎症遺伝子群の発現が高まっていることを発見する。

そこでまず、ガンが発生してガン局所でIL-6が高まり、それが肝臓細胞に働いて、SAA産生などを促し、ガン増殖に適した環境を作っているという仮説をたてて、これを検証している。

まず、IL-6ノックアウトマウスを用いてすい臓がんによる肝臓の転移環境誘導にIL-6が必要であるかを調べると、IL-6のシグナルを伝えるSTAT3のリン酸化、白血球の浸潤が肝臓で誘導されないことが確認された。また、腫瘍を膵臓に注射して局所でのIL-6の産生を調べると、IL-6はガン局所で誘導され、それが肝臓に働くことがわかる。そして、STAT3シグナルを介して、SAAなど炎症物質が肝臓で誘導され、がん細胞の増殖環境を作る可能性が示された。

そこで、最後にSAAがこの過程の主役かどうか調べるため、SAAをノックアウトしたマウスを用いて肝臓でのガンの増殖を調べると、SAAが欠損したマウスでは、白血球の浸潤が低下し、静脈注射したすい臓がんの増殖も抑えられていた。


結果は以上で、最初からシナリオありきの研究なので、話はわかりやすい。また、実際の患者さんでもSAAがさまざまなガンで上昇していることを突き止めているので、ある程度人間でも同じことが起こっている可能性はあると思う。いずれにせよ、これが正しいとすると、ガンの転移を防ぐためのさまざまな方法があるということで、例えば阪大の岸本先生が開発したIL-6に対する抗体なども転移を抑える目的で使えるのかもしれない。ただ、局所の炎症は一方で免疫成立にも重要なので、ガン治療という観点からは、転移と他のファクターを天秤にかけたより慎重な検討が必要だと思う。

カテゴリ:論文ウォッチ

3月9日 自閉症のMRI画像決定版(2月27日号Science Translational Medicine掲載論文)

2019年3月9日

これまでなんども自閉症スペクトラム(ASD)の脳の構造をMRIで調べた研究については紹介してきた。このような研究の基本には、なるべく早期に発見出来る客観的指標を探し、早期治療を可能にしたいという思いがある。また、加齢に伴う変化を調べることで、ASDと脳の可塑性を調べることも重要になる。しかしASDがスペクトラムとして理解されているように、一つのグループの研究結果がそのままコンセンサスとして認められると言うまでにはなかなか至らず、実際論文間の結論の違いも多く認められた。

今日紹介するロッシュイノベーティブセンターを中心とするヨーロッパ各国が参加する研究チームの論文は、MRI検査についてのコンセンサスを確立すると言うことを目的に行われた研究で2月27日号のScience Translational Medicineに掲載されている。タイトルは「Patients with autism spectrum disorders display reproducible functional connectivity alterations (ASDの患者さんでは再現性のある脳の機能的結合性の変化が認められる)」だ。

繰り返すが、この研究は発見的研究というより、これまでの研究を見直してASDのMRI画像に関して皆が一致できる変化を特定することにある。これを実現するため、ヨーロッパで進んでいる2-300人規模でASDと一般人を追跡するコホート研究のうち、まず3コホートをMRI変化を特定するための探索に用い、またこれらとは独立して進んでいる3コホートを、探索により特定された変化を確認する目的で使っている。また、画像も安静時の各領域の機能的結合性を調べる方法に固定して、変化を探索している。要するに、ASDのMRI画像のAI研究と言っていいが、わざわざ流行りの言葉を使わないところにこだわりすら感じる。

結果はもちろんこれまでの研究と同じで、ASDの人たちでは、一般人と比べてMRI画像上の変化を特定することができ、この結果を他のコホート研究で確認するとともに、多くの人数を比べることで違いを効果量(effect size)として定量することができることを示している。

今回特定された変化についてまとめると、以下のようになる。
1)ASDの多くの人で、機能的結合が亢進している領域と、低下している領域が特定できる。そして、これらの変化の効果量は、ASDの程度と相関する。
2)機能的結合が低下しているのは感覚領域と運動領域との結合が中心で、亢進しているのは前頭皮質と頭頂皮質をハブとする結合で、基本的には皮質間の結合に限られている。
3)これまでの研究で示されていた、皮質と小脳や脳幹との結合性の変化は確認できず、ほとんど一般人と変化がなかった。
4)感覚野と運動野の結合性の低下は、この2領域間内での結合の低下と同時に、この2領域と他の脳領域との結合が低下することで起こっており、個人的な意見だが、ASDの人たちが示す外界の刺激に対する閾値の低さに関わるような気がする。
5)前頭葉、頭頂葉は、自発的に何かを実行するときに重要な機能を果たしている領域で、計画を立てたり、果敢に決断したりすることに関わる。実際、この領域の結合亢進と相関する症状を調べると、コミュニケーションや日常生活での困難が上がってくる。
6)ただ、これらの変化が原因か結果かは明確でない。実際、これらの変化の効果量は年齢が高いほどはっきりする。このことは、同じ変化が長期間維持されることを示すと同時に、この変化を強めていくモーメントが働いていることを示している。

他にも多くの重要な点が指摘されていると思うが、以上6点が私にとっては最も印象的だった。この領域ではかなり重要な研究だと思う。

カテゴリ:論文ウォッチ

3月8日 卵巣癌手術時のリンパ節郭清の効果(2月28日号The New England Journal of Medicine掲載論文)

2019年3月8日

癌の進行度を測る最も信頼おける方法がTMN分類で、T(umor)は腫瘍自体の大きさや浸潤、N(ode)はlymph nodeすなわちリンパ節転移の数、そしてM(etastasis)は他の臓器への転移の有無をしめし、これらを組み合わせて癌の進行度を決めている。このようにリンパ節転移は現在も重要な指標と考えられており、手術時にできるだけ取り除いてしまうというのが現在も一般的な考え方だと思う。

ただ、リンパ節は免疫反応の重要な場所であり、それを取り除くことで癌に対する免疫反応が低下する心配がある。また、手術時、リンパ節郭清と呼ばれるだけあり、できるだけ取り除こうとするため、手術時間が長くなり患者さんへの負担が高まることは間違いなかった。また、腫瘍の場所によって、リンパ管が働かなくなり、四肢の浮腫で著しく生活の質が低下することも懸念されている。

このような状況から、リンパ節郭清が本当に必要かどうか検討しようとする動きもあるが、間違いなくガン細胞が存在するリンパ節を残していいのかという素朴な疑問でなかなか検討が進んでいないのが現状だ。ところが今日紹介するドイツ・中部エッセン病院を中心に多くの国が協力して発表した論文では、腹腔内にとどまっているが進行性の卵巣癌の中で、転移巣も含めて手術可能な症例について、厳密にリンパ節郭清をするグループと、全く郭清しないグループに無作為的に振り分け、その後の予後を比べた研究が行われ、2月28日号のThe New England Journal of Medicineに掲載された。タイトルは「A Randomized Trial of Lymphadenectomy in Patients with Advanced Ovarian Neoplasms (進行性の卵巣癌患者さんでのリンパ節郭清の効果を調べる無作為化試験)」だ。

この研究ではステージIIBからIVの卵巣癌の患者さんを約300人づつリクルートし、手術中にリンパ節郭清を行う群と、行わない群に分けている。転移巣含めて完全切除が可能と判断した症例が選ばれ、後は各病院に手術は任せている。ただ、リンパ節郭清については極めて厳密で、どんなに大きなリンパ節転移があっても、郭清をしない群ではそのまま切除せず残すことを義務ずけている。また、術後ほとんどの患者さんは、抗がん剤の全身治療を行なっている。外科医にとってはおそらく抵抗感の強い治験だと思う。

リンパ節郭清群では平均で57個のリンパ節が切除されており、このうち55.7%のリンパ節で転移が見つかっている。郭清しないグループも、概ね同じように転移があったと考えていいだろう。

さて結果だが、ガンの進行が見られなかった期間は両群で全く差がなく、25.5ヶ月、生存期間は郭清群で65.5ヶ月、非郭清群で69.5ヶ月とほとんど差がなかったという結果だ。一方術後の様々な副作用では、感染、発熱、リンパ浮腫などでは明らかに郭清群のほうが頻度が高かった。

以上の結果から、少なくとも進行してはいても切除可能な卵巣癌の場合、リンパ節郭清は全く必要がないという結論になる。では、単純にリンパ節郭清はやめてしまえるかというと、リンパ節の中に転移があるとわかっている以上、おそらく医者の立場では踏ん切りがつかないような気がする。おそらく、この結果を正直に話して、患者さんに選んでもらうしかないだろう。あるいは、免疫療法が可能になれば、リンパ節を保全する方向で治療が行われるようになる可能性があるので、チェックポイント療法などが卵巣癌にも使われるようになる時でもこないと、抵抗する外科医は多いように思う。

カテゴリ:論文ウォッチ

3月7日エピソード記憶の呼び出しとripple(3月1日号Science掲載論文)

2019年3月7日

神経系は筋肉とほぼ同じ時期におそらく共通の細胞から進化しており、最初は運動に関わる興奮性の細胞に過ぎなかった。そこに感覚神経が進化し、外界のシグナルをほぼリアルタイムで細胞から細胞へとシグナルを伝えることができるようになった。しかし、運動神経や感覚神経ができたとしても、それぞれが情報を伝えている段階では、神経の存在しない細胞システムと特に大きな質的な変化はなかった。しかし、神経ネットワークが生まれ、外界を神経回路の中でrepresentation(もう一度存在させる:表象)できるようになることで、個体と外界の関係に一大変革をもたらせた。外界で起こる現象が脳内に表象できるようになる。この結果、時間が経ってその現象が存在しなくなっても、表象のレベルでは記憶としてもう一度再現することができる。

こう考えると、記憶の研究こそ、神経ネットワークでの表象とは何かを知るために最も重要な分野だと言える。すなわち、脳内の各所にしまい込んだ表象をもう一度思い出す過程を理解することは、表象自体の理解についても重要だ。今日紹介する米国国立衛生研究所からの論文は、記憶をもう一度思い出す時の過程を人間で調べた論文で3月1日号のScienceに掲載された。タイトルは「Coupled ripple oscillations between the medial temporal lobe and neocortex retrieve human memory(内側側頭葉と新皮質の間でリンクした波形の振動により人間の記憶が引き出される)」だ。

これまでの研究で内側側頭葉(MTL)が脳の様々な場所から表象を集め記憶として呼び起こすオーガナイザーの役割を果たしていること、そして記憶を呼び起こそうとするときMTLにさざ波のように小さな波形の振動(ripple)が脳波に現れることが知られていた。そして、記憶の表象がしまわれている場所とこのrippleをリンクさせることが記憶呼び起こしに必須の過程であると考えられてきた。

この研究の最大の売りは、人間の脳の広い範囲に、てんかんの診断のために留置した脳細胞の活動を直接記録できるクラスター電極を用いて、脳内でのこのようなrippleの共有について調べた点で、これによりかなり正確にMTLとリンクしている領域を特定することができる。

最初MTLの80-120Hzの波と同期して活動している場所を調べ、期待通り50msほど遅れて側頭葉のrippleがMTLでのrippleに同期していることを確認する。

次に、たとえば「指」と「針」を連動させて記憶し、次に「指」と聞いて「針」を連想して答える500msほどの間に発生しているMTLのrippleにリンクして同じrippleを発生させる脳領域を探索し、正解を思い出せた時だけ側頭葉がMTLにカプルしてrippleを発生していることを明らかにしている。すなわち、MTLがrippleを発生させ、これに呼応して記憶がしまわれている場所がrippleを発生させることが、記憶の呼び起こしに必須であることを示している。

そして、正解を思い出した時MTLに同期して発生したrippleのパターンが、記憶を成立させるときに側頭葉に発生したrippleのパターンを再現していることを最後に示している。

抽象的な話なのでわかりにくいと思うが、要するに外界の現象を脳の活動の表象として記憶する過程で側頭葉に発生した脳活動は、記憶を呼び起こす時MTLに連動するrippleに再現されていることを示し、まさに側頭葉でのrippleが記憶した対象に対応する表象となっていることを示した点が重要だと思う。

もちろんrippleに乗っている表象をデコードできるわけではない。しかし、表象を情報として取り出せるようになることは脳研究の最も重要な課題で、ここから発展して21世紀、デカルトの2元論が乗り越えられるような予感がするが、これについてはまたの機会に論じてみたい。

カテゴリ:論文ウォッチ

3月6日 膵臓癌を論理的に制御する薬剤の組み合わせ(Nature Medicineオンライン版掲載論文)

2019年3月6日

ゲノム研究が進んでも、膵臓癌は私たちの努力をあざ笑うかのように治療の最も困難なガンとして、医学に立ちはだかっている。実際、膵臓癌のゲノム研究論文を読むと、ドライバーとガン抑制遺伝子が組み合わさって発癌する典型といえるガンで、ほとんどのガンがRasの変異をドライバーとして使っており、p53などのガン抑制遺伝子の機能異常も多くの症例で見られる。また、Ras変異とp53変異を組み合わせることで、マウスでも膵臓癌を発生させることができる。とはいえ、RasやRasの下流のシグナルを抑制してもビクともしないことが多い。これまでの研究で、この原因がRas経路が阻害されると、本庶さんの前にノーベル賞を受賞した大隅さんが発見したオートファジーが活性化され、ガン自身で細胞死を免れるためでなないかと考えられるようになっていた。

今日紹介するユタ大学からの論文はこの可能性を証明し、オートファジーを阻害することで膵臓癌を論理的に治療する可能性を示した論文でNature Medicineにオンライン出版された。タイトルは「Protective autophagy elicited by RAF→MEK→ERK inhibition suggests a treatment strategy for RAS-driven cancers(RAF-MEK-ERKシグナル経路阻害により防御的オートファジーが誘導されることからRasをドライバーとしているガンの一つの治療選択を示唆している)」だ。

この研究ではオートファジーが促進しているか低下しているかを、オートファジーが起こって酸性の環境になっても蛍光を発する赤の蛍光とオートファジーが起こると消えるグリーンの蛍光を指標にして、モニターできるようにした細胞株を用いて定量できるようにし、まずRasをドライバーとするガン細胞株のRas経路を抑制すると、オートファジーが促進されることを確認している。そして、このオートファジーの促進が、LKB1-AMPK-ULK1のリン酸化や脱リン酸化を介して起こっていることを示している。

オートファジーを誘導する完全なプロセスが解析されたわけではないが、これらの結果はRas経路を止めて、オートファジーを抑制するとガン細胞を殺せる可能性を強く示唆している。そこで、Ras下流のMEK阻害剤トラメチニブを用いてRas経路を止めた細胞のオートファジーをクロロキンで抑制すると、期待通りがん細胞の増殖をつ色抑えることができることを明らかにした。クロロキンはオートファジー以外の経路も抑制できるので、遺伝的にオートファジー特異的に低下させられる方法を用いて同じ実験を行い、トラメチニブの効果を抑制しているのがオートファジーであることを明らかにしている。

また、マウスに癌を移植する実験系で、トラメチニブとクロロキンの同時投与でがん細胞の増殖を強く抑えることができることを示している。

ここまでだけなら普通の研究で、これまでも指摘されていたことだが、あまりにも効果が明確なので、著者らは実際の患者さんでこの結果を確かめようと、一般的な化学療法に全く反応しなくなった膵臓癌の患者さんを選び、トラメチニブの量は固定して、患者さんのガンマーカーを見ながらクロロキンの量を増やしていく治療を行い、なんとクロロキンの濃度あ1200mgを超えた時、急速にガンマーカーが低下し、CTで転移癌の大きさが減少した後、4ヶ月経過してガンが抑えられたままの患者さん1例を症例として示している。

もちろん正式な治験を経ないとこの治療が有効とは結論できないのはわかるが、万策尽きた患者さんで急速にガンの縮小が見られたこと、4か月再発がないことから、かなり期待できるのではと直感する。また、治療自体が論理的なので、条件さえ合う患者さんなら、かなりの効果が期待できるような気がしている。最近クロロ菌ではなく、より特異的なオートファジー抑制薬剤が開発されてきていることを考えると、こうして症例が示されたことで結構興奮する論文になったと思う。

このように、本庶さんのガンのチェックポイント療法だけでなく、大隅さんのオートファジー研究もガンをはじめ様々な病気の標的として大きく医学に貢献していることがよくわかる。

カテゴリ:論文ウォッチ

3月5日 腸管上皮の小胞体ストレスがIgAを誘導する(3月1日号Science掲載論文)

2019年3月5日

様々な場所に生息する細菌叢に興味が集まってから、当然とはいえ上皮を通して分泌されるIgAの機能を特定しようとする研究が増えてきているように思う。色々読んでみると、IgAのことをあまり知らなかったことに気づく。

今日紹介するハーバード大学からの論文はIgAの一部はT細胞ではなく腸管上皮が小胞体ストレスを受けた時に誘導される分泌性シグナルにより誘導されるという研究で3月1日号のScienceに掲載された。タイトルは「Epithelial endoplasmic reticulum stress orchestrates a protective IgA response(上皮の小胞体のストレスは防御的IgA反応を調整する)だ。

この研究は小胞体ストレスを高めるXBP1遺伝子が欠損したマウスの小腸を調べるとIgAを分泌する形質細胞が上昇し、組織および血中のIgAが上昇することを発見したことに始まる。すなわち、腸管の上皮のERストレスが高まることで、IgA産生細胞が腸管で誘導されることがわかる。

もともと腸管上皮で小胞体ストレスが起こると、腸の炎症が起こることが知られているが、今回見つかったIgA産生細胞の増加は、炎症に対して促進的に働くのか、あるいは抑制的に働くのか、IgA遺伝子の定常部位が欠損したマウスのXBP1遺伝子を欠損させて調べている。IgAが産生できないマウス腸管上皮に小胞体ストレスがかかると、腸管の炎症が誘導されるが、その程度はXBP1ノックアウトだけのマウスと比べるとはるかに重症で、広い範囲に広がっている。また、IgAは発現できても、それを腸管の管腔内に分泌できなくしたマウスで同じストレスをかけると、同じように強い炎症が起こる。このことから、小胞体ストレスで起こる腸炎を、同じ刺激で誘導されるIgAは軽減していることが明らかになった。

このIgA産生細胞がどのように腸管内で用意されるかを様々なノックアウトマウスと掛け合わせて検討している。T細胞受容体が欠損したマウスでもERストレスでIgA産生細胞が誘導されることから、この上昇はT細胞に非依存的な反応であることを明らかにしている。

このようなT細胞非依存的抗体産生細胞は通常B1細胞と呼ばれるB細胞から分化してくるが、確かに小胞体ストレスが腸管上皮に加わると、腹腔内のB1B細胞が増殖する。さらに、片方は腸管で小胞体ストレスが、もう片方ではストレスがかからないマウスの血管をつないで血液だけ両方の個体を循環できるようにすると、ストレスのかかった方のB1B細胞がIgA産生細胞へと分化し、腸管に分布していることを示し、1)腸管上皮小胞体ストレス、2)B1B増殖分化因子の分泌、3)B1B細胞の増殖およびIgA産生細胞への分化、4)B1B細胞の腸管への移動、5)IgAによる腸内細菌叢の活動抑制、6)腸炎の抑制というシナリオが成立していることを示唆している。

最後に、小胞体ストレスで誘導される分化因子を調べる目的で、無菌動物を用いた実験を行い、IgAは細菌の作用を抑えて炎症を抑える作用を持つが、IgA自体の誘導には細菌叢は必要ないことも明らかにしている。

残念ながら、上皮が分泌するIgA産生細胞誘導のメカニズムは明らかになっていないが、抗原とは無関係に誘導されてきたIgAが細菌叢に作用して腸管の炎症を抑えるという現象を見つけたことは、B1B細胞の機能を知る上でも面白い実験だと思う

カテゴリ:論文ウォッチ

3月4日:ゲノム不安定性による胎生致死は胎盤の炎症によるものでテストステロンや抗炎症剤により抑えられる(Natureオンライン版掲載論文)

2019年3月4日

DNAが複製される時、2本鎖DNAはMCM2〜7の6種類の分子が集まって形成されるヘリカーゼにより解かれながらそれぞれの鎖が複製される。こうしてほどかれた複製中のDNAを複製フォークと呼んでいる。このヘリカーゼの機能異常は複製時のストレスを誘導し、その結果ゲノムの不安定性が生じる。この結果、癌が発生したり、細胞質内でDNAを感知し炎症反応を誘導するGAS-STINGを刺激、炎症が起こることが知られている。

MCM2-7複合体の各コンポーネントは互いに機能をうまく補っているため、一つの分子に変異が起こってもマウスは発生して生まれてくるが、それぞれが組み合わさった変異が起こるとヘリカーゼ機能異常によるゲノム不安定性が高まり発生途上で致死になる。この時、不思議なことにこれはメスだけに起こることが知られている。

今日紹介するコーネル大学からの論文は、ゲノム不安定性は両性で起こるはずなのに、なぜメスだけが致死的になるかを調べた研究でNatureオンライン版に掲載された。タイトルは「Female-biased embryonic death from inflammation induced by genomic instability(ゲノム不安定性の結果メス特異的に見られる胎生致死はゲノム不安定性により誘導された炎症が原因)」だ。

メスの胎児のみが致死になる原因として真っ先に考えられるのはX染色体の不活化がうまく行かない可能性だが、X染色体に導入した蛍光遺伝子で調べると正常に不活化が起こっているので、この可能性は否定される。

もう一つの可能性は、Y染色体が存在すること自体が胎児死亡を防いでいる可能性だが、これはXXで性が逆転するよう雄を決定するSry遺伝子をX染色体に導入することで、胎生致死を防ぐことができるので、Y染色体自体ではなく、結局雄であること、男性ホルモンが胎児が死ぬのを防いでいることがわかった。

そこで、MCMの複合変異を持つ胎児を妊娠している母マウスに男性ホルモンを注射すると、生存率を大きく改善することができた。あとは、テストステロンを起点に、マウス胎児の生存を伸ばす分子メカニズムを探索し、

  • MCM複合変異によるゲノム不安定性によりDNA損傷が上昇すると、GAS-STING経路が活性化され、胎盤で炎症が起こる。
  • この炎症は、オスではテストステロンによって誘導される、IL-10により抑えることができるが、メスではテストステロンが分泌されないため、炎症がそのままになるため、胎生致死になる。
  • このプロセスは、DNA複製時のフォーク形成の異常が起こると、MCM以外の変異でも発生する。
  • そしてIL-10の代わりに抗炎症剤イブプロフェンでもメスの胎生致死を防ぐことができる。

すなわち、ゲノム不安定性というとすぐにゲノム上の問題だけに起因すると思ってしまうが、実際にはDNA損傷を感知するGAS-STINGを介する炎症がその原因であることもあるというレッスンになる。謎解き型の典型といえる研究で読む方は面白い。

折しも3月7日号のCellに国北京の国家重点拠点のグループが、このGASがアセチル化されることでその機能が抑制され、分裂時に起こるDNAの変化に反応して炎症が誘導される心配はないが、DNA損傷によりアセチル化が外れることで免疫反応が誘導される事、そしてアスピリンがこの脱アセチル化を抑制できることを示している(Dai et al, Acetylation Blocks cGAS Activity and Inhibits Self-DNA-Induced Autoimmunity 176, in press, 2019: https://doi.org/10.1016/j.cell.2019.01.016)。すなわち、自己免疫病がDNA損傷で起こるメカニズムは、今日紹介したヘリカーゼ異常でメス胎児が死亡するのと共通性を持っている。アジュバントもそうだが、ますます細胞内での核酸断片の作用の理解が重要になってきた。

カテゴリ:論文ウォッチ

3月3日 大麻成分を出芽酵母の中で合成させる(Natureオンライン版掲載論文)

2019年3月3日

2015年酵母を使ってモルヒネを合成するための中間体レチクリンを酵母に作らせることに成功したカリフォルニア大学バークレイ校の研究を紹介した(http://aasj.jp/news/watch/3463)。また、レチクリンからコデインまではやはり酵母で作らせることができる。とすると、発酵技術を用いて麻薬を作ることが実際の視野に入ってきて、倫理的にも、社会的にもどう規制するのかを真剣に検討する必要があると思った。

我が国では大麻を栽培したり所持したりすることは違法だが、最近は医療用に限らず大麻の使用を解禁する国が出てきており、今日紹介するカリフォルニア大学バークレイ校からの論文(2015年に紹介したのとは同じグループではない)将来も社会的問題にはならないと思うが、今度は大麻カンナビノイドの主成分であるテトラヒドロカンナビノール(THCA)やカンナビディオリック酸(CBDA)を、単純な糖から作ることができる酵母を遺伝子工学的に作るのに成功したという研究だ。タイトルは「Complete biosynthesis of cannabinoids and their unnatural analogues in yeast(大麻成分とその自然にはない類自体を酵母で完全合成する)」だ。

大麻草でカンナビノイドは、糖から合成されたアセチルCoAがメバロン酸経路を通って造られるGPPとマロニルCoAやヘキサノイルCoAを通って合成されるOlivetolic acid(OA)が結合して合成される。基本的には脂肪酸合成経路の一つとみていい。この研究では、まず酵母にOAを合成させる一群の酵素を再構成し、ガラクトースがあれば1リットル中に1.6mgのOAを合成する酵母を作成する。一方で、この酵母のメバロン酸合成経路が促進した酵母株を作り、糖があればOAとGPPが合成される酵母株を作っている。

次は、この酵母がカンナビノイド前駆体を作るための酵素を再構成し、最終的にyCAN43と名付けた、なんとかカンナビノイドを合成する酵母株に到達している。あとは、この株の合成経路の効率を確かめ、遺伝子の量を増やしたりなどを書く経路で繰り返し、yCAN53という株ではTHCAが1リットル当たり8mg合成できる。

書いてしまうと簡単だが、再構成する酵素の細胞内局在にまで操作を加えて、ようやくここまで到達したという大変な話だ。おそらくこの段階から、より高い効率でカンナビノイドが合成される条件や細胞株が改良されると思う。この研究で最も重要なのは、最初の原料を変えると同じ酵母株が自然には存在しない様々なカンナビノイドを合成する点で、これらの薬理活性を調べることで、現在の大麻成分よりはるかに優れた鎮痛剤や、抗てんかん薬が開発できるのではと期待している。

以上が結果で、より自然のカンナビノイドを作れるという点では高く評価できる論文だ。しかし、同じ方向の研究は、今後私たちが麻薬として取り締まっている多くの物質を酵母で作らせる可能性を開くのではと想像する。そろそろ真面目に社会としての対策を考えても良さそうだ。

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3月2日 米国のファストフードは不健康食品への道を歩んできた(Journal of the Academy of Nutrition and Dietetics オンライン掲載論文)

2019年3月2日

米国で暮らしたことがないので、個人的印象になるが、最初に旅行した頃レストランの食事はまずくて量が多いという印象しかなかった。ただ、最近はお金の余裕もあり、また行く街も大都会に限られているためか、この印象は大きく変化している。しかも、街でジョギングしている人を見ると、米国でも多くの人が健康に気をつけて生活するようになったのかという印象を持っていた。

もともと個人の印象など全く当てにならないのだが、私の印象とは全く逆の結果、すなわち米国のファストフード店で提供される食品がこの30年間、ずっと不健康な食品になり続けてきたことを示す論文がシンシナティ大学からJournal of the Academy of Nutrition and Dieteticsオンライン版に発表された。タイトルは「Fast-Food Offerings in the United States in 1986, 1991, and 2016 Show Large Increases in Food Variety, Portion Size, Dietary Energy, and Selected Micronutrients(1986,1991,2016年に米国のファストフード店で提供された食品は、種類、量、カロリー、そして一部の栄養素で大きく上昇している)」だ。

研究方法は単純だ。1986年、1991年についてはThe Fast Food Guide、2016年についてはウェブに公表されているファストフード食品の成分表から、栄養学的な様々なデータを取得している。これを米国の人が最もよく使っているファストフードサービス10社について調べ、それぞれの年で提供されている食品を、主食、サイド、デザートに分類し、一品あたりのカロリーや食塩やミネラルの含有量などを調べグラフにしている。

驚くことに、少なくとも2016年まではファストフードは栄養学的に不健康になり続けているというもので、以下のようにまとめられる。

  • 提供される食品の種類が急速に増えており、主食では1986年に167種類だったのが、2016年にはなんと557種類に増えている。同じように、サイドやデザートの種類も増え、デザートに至っては5倍に増えている。
  • 一品あたりのカロリーも上昇を続けており、主食で1986年430Kcalが、2016年では480Kcal。特に問題はデザートで、1986年217Kcalが2016年298Kcalに上昇している。
  • 次に、食塩などのミネラルだが、なんと食塩で1986年から2016年で35.9から47.2と大幅に増加している一方、妊婦さんで不足が指摘されている鉄分では18.0から15.6へと大幅に低下している。

以上が重要な結果で、結局身体に必要な成分は低下し、肥満や高血圧の原因になる成分は上昇しているという結果だ。現役を退いてからアメリカには毎年行っているが、ニューヨークだけで他の街は知らない。しかし、NYの中心で感じることとはまるで逆の食生活が米国を今も蝕んでいることを知って驚いてしまった。

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