オミクロンの遺伝子配列を見たとき、これは異次元の進化だと誰でも思う。ただこのような異次元の変異が実際には免疫不全の患者さんの中でウイルスが長く維持されるときに起こることもわかっている。まだプレプリントレベルだが、SSRNと呼ばれるプレプリント・レポジトリーに最近アップロードされた論文では（https://papers.ssrn.com/sol3/papers.cfm?abstract_id=4014499）、　一人のエイズ患者さんがCovid-19に感染し、９ヶ月もウイルスを保持した結果、２０の突然変異が積み重なったウイルスが進化した症例が報告されている。オミクロンについても、同じようなことが起こったのではと考える人が多いようだが、十分納得できる。

このようにCovid-19を助けるウイルスになる可能性があるエイズウイルス（HIV-1）だが、今日紹介するオックスフォード大学からの論文では、強毒性を獲得した新しい変異株がヨーロッパで蔓延し始めていることを報告している。タイトルは「A highly virulent variant of HIV-1 circulating in the Netherlands（毒性の極めて高いHIV-1がオランダで流行している）」だ。

新型コロナと異なり、エイズは一種の慢性病なので、毒性についてはなかなかキャッチしにくい。この研究で発見された新しい変異株の同定は、最初診断時の血中ウイルス量が、一般の患者さんと比べて高い一群があるという発見から始まっている。

そして、これが新しい変異株であることがわかり、ウイルス診断から変異株感染者をスクリーニングすると、オランダの患者さん５２１人のうち、９２人が変異株に感染していることを特定している。

血中ウイルス量が高いという点で強毒株と定義されたが、実際この株に感染するとCD4T細胞数の減少が早く、感染後半減するスピードが２倍以上に速まっている。ただ、治療には反応して、生存曲線では、対照群と違いはない。

残念ながら、変異からなぜこのウイルスの増殖が早く、またCD4T細胞の減少が高まっているのかについては特定できていない。これは、まだ研究が疫学的段階で、実験室の感染実験ができていないためだが、CCR5依存性の感染は明確で、他の配列から見ても、おそらくT細胞への感染率と、細胞内での増殖率、T細胞の細胞死誘導能力が合わさった結果だろうと結論している。

最後に、系統解析が行われ、１９９８年頃に流行り始めて、２００３年ぐらいに流行のピークを迎え、その後はゆっくり流行が抑えられていることを示している。

結果は以上で、エイズにも強毒株の流行があったのかと個人的には驚いた。また、感染症の研究は長期のモニタリングを基礎として初めて新しい材料が発見されることがわかった。最も驚くのは、パンデミックと違ってHIVでは様々なウイルスが共存している点で、強毒株といえども全体を席巻することは難しい。これは、治療法の存在と、再生産数や、病気が慢性であることによるのだろう。

一方で、この強毒株がウイルスにとってどのような有利性をもたらせたのか考えるのも面白い。例えば、１９９８年というとエイズ治療が普通になった時期だが、この結果ウイルスの増殖は抑えられることになる。とすると、薬剤治療が始まるまでに少しでも早く増殖できるウイルスが選択されるのは十分考えられる。すなわち、薬剤の誕生がこのようなウイルスを進化させた可能性がある。私たちはウイルスともに生きるしかないことがよくわかる一例だ。

我が国のメディアにあふれるCovid-19ニュースは、これまで経験したことのない様々な社会現象を生み出している。おそらく多くの社会学者によりこれらの現象が分析されることで、日本の社会や文化について、新しい理解が生まれることだろう。

ただ一般メディアだけでなく、科学雑誌にもCovid-19についての科学論文以外の記事や意見が掲載されている。一応、科学ジャーナルというブランドがあることと、読んでみると結構面白いので、今回3つ紹介してみることにした。ただこれらは一般メディアと同じ意見や記事の扱いなので、そのつもりで読んでほしい。

まず治療薬だが、ようやく新型コロナウイルスの分子に特異的な薬剤、ファイザーのパクスロビドが認可された。この薬剤は昨年１１月にScienceに紹介され（図）、PCR診断後３日までに服用すると、偽薬の場合27/385(7%)が入院したのに対し、3/389(0.8%)しか入院する必要がなかったという輝かしい結果を報告している。

この薬剤は先月承認申請がなされ、２月厚労省と購入契約が締結したと言うことで、自宅でも可能な治療手段がそろってきたという実感がある。パクスロビド報道で投与される薬剤の写真が掲載されているが（例えば朝日新聞：https://www.asahi.com/articles/photo/AS20211217000659.html）、おそらく多くの方が少し違和感をもたれたのではと思う。すなわち、一回分のパッケージに二錠のピンクの錠剤とともに、白い錠剤がセットになっている点だ。この白い錠剤はリトナビルで、服用したパクスロビドが腸や肝臓で壊されないよう、薬物代謝酵素CYP3A4分子をブロックする作用を持っている。

もちろん投与量は安全性を確保した上で決められているのだが、この両剤併用に対して、一定のリスクを認識すべきだという英国NHSの研究者を中心とする意見が、１月１日Lancetに掲載された。

内容だが、この併用戦略は、HIVにも使われており安全だが、使用に当たってはいくつか留意点があり、禁忌も含めて使用ガイドラインを明確に示すことが必要であることを強調している。

私も全く知らなかったのだが、この薬剤がCYP3A4だけでなく他の薬剤代謝酵素を阻害すること、逆にリトナビルで誘導される薬剤代謝酵素が存在することは重要だ。このため、他の薬剤（スタチン、ステロイド、精神安定剤、抗凝固剤、抗不整脈剤）を服用中の患者さんの治療は、他の薬剤（例えば作用機序の異なるモルヌピラビルや、あと少ししたら認可申請が行われる期待する塩野義のプロテアーゼ阻害剤）から始めた方がいい。今のように、医療が混乱しているときは、医師だけに周知させるだけではなく、一般の人にもこのような情報を提供し、自分でも注意してもらうことが必要な気がする。

次は世界中で議論の的になっている薬剤、イベルメクチンについてのニュースだ。もちろんこのニュースを紹介して、論争を蒸し返そうとなどと毛頭思っていない。結論は、我が国でも進んでいる治験結果が出てから判断すればいいことだ。ただ、米国でイベルメクチンが使用され、医療保険が支払われていたケースがあると知って驚いた。

米国医師会雑誌JAMAに掲載されたResearch Letterに結果が書かれている。２０２０年１２月から、２０２１年３月に申請された米国の医療保険請求の中から、イベルメクチン処方の数と、そのうち請求が通った数を調べている。ちなみに、FDAは未だイベルメクチンを認可はしていない。

この調査から、米国ではCovid-19の治療は普通の保険診療の枠で行われているようだ。全体で５９３９のイベルメクチン処方に対する請求が出ており、支出額のうち、個人保険で６１％、メディケアで７４%が支払われている。著者らは、これが米国の無駄な医療費の例として糾弾しているのだが、イベルメクチンが世界中で議論の的になっていることはよく分かるレポートだ。

最後は、The New England Journal of Medicineに掲載された、Covid-19症状の多様性についての一つの考え方だ。

Covid-19の病状を決める大きなファクターは、ウイルスに対する抗体産生反応であることは間違いない。このとき、体内で誘導されてきた抗体がウイルスに結合して感染を予防するだけでなく、ADEと呼ばれる感染を助ける働きを持つ可能性についても、ワクチンへの懸念として議論されたことがあった。

この意見論文では、スパイクに対する抗体が誘導されるときもう一つの問題が起こる可能性、すなわち抗イディオタイプ抗体による、ACE2機能阻害、あるいは促進の可能性について意見を述べている。専門家でも、イディオタイプと聞いて覚えられている人は多くないと思うが、かくいう私も留学中はこの領域で研究を行っていた。

抗体はそれぞれ対応する抗原に結合する。このために抗体の抗原結合部分はそれぞれ異なるアミノ酸配列を持っており、自己分子（生まれついて持っている）とは言えなくなる。実際、抗体の抗原結合部分（これをイディオタイプと呼んでいるのだが）に対する抗体を実験的に誘導することが出来る。さらに個体の中に自然に誘導されることも観察されている。

ここで図を見てもらおう。Covid-19感染で重要なのはウイルスのスパイクと、ホストのACE2分子に対する反応だ。この反応を阻害しようと、感染やワクチンで両者の結合を阻害する抗体ができる。これが中和抗体だ。

さて、スパイクに対する抗体、特にスパイクとACE2の結合を阻害する中和抗体が誘導されると、この中和抗体に対して抗体が誘導されることもあり得る。このスパイク抗体に対する抗体、すなわち抗イディオタイプ抗体は、スパイクのACE2結合部位を阻害する抗体に対して誘導されたため、スパイクのACE2結合部位と構造的に似る可能性がある。すなわち、スパイク自身と似た結合活性を持つ可能性がある。これが起こると、ウイルスが除去されても、この抗イディオタイプ抗体がACE2に結合して、機能を促進したり、阻害したりする可能性が示されている。

ワクチンも、感染とは関係なく中和抗体を誘導することなので、これに対する抗イディオタイプ抗体を誘導し、これがACE2に結合してその本来の機能を変化させることも考えられる。ACE2はACEに拮抗し、血管保護に働いているので、感染後やワクチン接種後の血管障害の原因になる可能性があるというわけだ。

取り越し苦労ではないかと思うが、このようにあらゆる可能性を述べる自由な環境があることが、Covid-19との戦いを支えている。

免疫システムがガンを征圧できると実感を持ったのは、チェックポイント治療の成功と、CAR-Tによるリンパ性白血病(CLL)治療の成功を知ったときだった。このCAR-TをこのHPで紹介したのが２０１４年１０月のことで（https://aasj.jp/news/watch/2309）、末期のCLLの９割で完全寛解が見られたことを興奮して紹介した。

おそらくこの時の患者さんだと思うが、同じペンシルバニア大学からCAR-T治療を受けてすでに１０年、CLLが完全に抑えられている２例の患者さんについての詳しい報告が２月２日Natureにオンライン掲載された。タイトルは「Decade-long leukaemia remissions with persistence of CD4 + CAR T cells（１０年にわたる白血病寛解例ではCD4陽性CAR T細胞が持続している）」だ。

２人だけとはいえ、１０年以上にわたって、全く再発無く過ごせた患者さんがいたことで、CAR-T治療改善に向けた様々なヒントが得られる期待が大きい。両者とも、白血病細胞だけでなく、CD19を発現する正常Ｂ細胞も完全に消失したまま経過している。

個人的に面白いと思ったのは、２人のうち１人は、１０年目にして、CAR-Tは持続しているのにB細胞の数が少し上昇していることで、白血病も再発してきたのか、Ｂ細胞上昇は一過性の現象なのか、あるいは今後も回復が続くのか知りたいところだ。

この研究の最も重要な発見は、残存するCAR-Tが最終的にCD4陽性キラー細胞に収束するという発見で、おそらく誰も予想できなかったと思う。

CAR-Tを制作するとき、末梢血からCD3陽性細胞を生成し、そこにCAR遺伝子を導入するが、それ以上の細胞の精製は行わない。従って、用意したCAR-Tは、CD4とCD8陽性の細胞が含まれている。なのに時間がたつと、ほぼ１００％がCD4陽性細胞になることは、このタイプのT細胞が体内での長期維持に向いていることを示している。

実際、正常のCD4細胞と比べても、CD4陽性CAR-T細胞は、末梢血に循環しているものでも、増殖マーカーを発現している。すなわち、持続的抗原刺激がある場合、CD4T 細胞が増殖しやすいことを示している。個人的考えだが、リンパ組織のどこかで、このようなメモリー細胞を選択的に増殖させているメカニズムがあるのだろう。

こうして選択されたCD4陽性CAR-Tの場合、最終的に選択されてくるのはキラー活性を持つCD4型Ｔ細胞で、かなり特殊な選択状況が生まれている可能性が高い。今後、CD4陽性、キラー型T細胞に注目して他の患者さんの経過を見ることで、このタイプの細胞が成功の鍵を握るのかが明らかになるだろう。もしそうなら、最初からこのタイプの細胞を準備することで、成功率を上げる可能性がある。

繰り返すが、ベクターに用いたレンチベクターウイルスはランダムにゲノムに挿入されることから、CD4陽性CAR-Tの中でも、さらにクローン性増殖が起こっているかを調べることが出来る。事実、時間の経過とともに、安定的に増殖するクローン数が減っていくことが観察される。ただ、時間とともにそれまで優勢で無かったクローンが急に現れたりもするので、クローンが選択される条件については、さらに検討が必要だろう。ただ、最も心配された特定の遺伝子（例えばガン遺伝子）がレンチウイルス挿入で活性化される心配は、この2例では見られていない。

他にも、経過に応じてみられるCAR-T側の変化が詳しく記載されているが、割愛していいだろう。CD4陽性型CAR-Tが、持続的ガン免疫の鍵として浮上してきた意味は大きいと思う。

約２０年前、シンガポールでおそらく何らかのコロナウイルスに感染し、１日発熱した後、３ヶ月程度続く嗅覚障害に見舞われたことがある。幸い１年程度でかなり回復したのだが、食べ物やワインと言った良い匂いは完全に回復しているのに、悪臭と呼ばれている多くの刺激には反応できない。

つねに細胞の自己再生が起こる系で、どうして部分的な嗅覚障害が残るのか不思議なのだが、第５波までのCovid-19でも嗅覚障害がつよく、重大な後遺症になっている。障害の原因として、嗅覚神経細胞にウイルスが直接感染するという考えもあったが、現時点ではこの可能性は低いと考えられており、一番有力なのは鼻粘膜の支持細胞が感染することで、嗅覚神経細胞が間接的に傷害されるという考えだ。

嗅覚細胞は一種の幹細胞システムで、一定期間ごとに置き換わる。従って、細胞が傷害されると、次の細胞に置き換わるまで嗅覚は回復しない。これが、後遺症として症状が長く続く原因になる。ただ、これだと鼻粘膜に感染した場合、ほとんどの患者さんで嗅覚障害が起こって良さそうなものだが、δ株ですら３５％程度にとどまっている。また、組織学的にも全ての嗅覚細胞が消失したという状況は見られておらず、支持細胞障害や炎症による、嗅覚細胞の二次的障害というシナリオでは、Covid-19の嗅覚障害を説明し切れていない。

今日紹介するコロンビア大学からの論文は、Covid-19による嗅覚障害を、高い説得力で説明してくれる研究でPre-proof版が１月２６日Cellにオンライン掲載された。タイトルは「Non-cell autonomous disruption of nuclear architecture as a potential cause of COVID-19 induced anosmia（外部からの刺激により核内の染色体構築が崩壊することがCovid-19による嗅覚障害の原因）」だ。

この研究は、ハムスターを使った感染実験系を使って、これまで提案されていた仮説を除外するところから始めている。まず、嗅覚神経細胞にウイルスが直接感染して傷害されるという仮説については、　single cell RNAseqを用いてウイルス感染を細胞レベルで調べ、感染しているのはほとんどが支持細胞で、感染後急速に細胞数が低下するが、嗅覚神経では1割以下しか感染が見られないことを確認している。重要なのは、嗅覚神経細胞数はほとんど変化しない点で、細胞が死んでしまう可能性は低い。

次に、鼻粘膜が感染した後の遺伝子発現を調べ、確かに支持細胞では、炎症性反応も含め、ウイルス感染による反応が起こっているが、嗅覚神経数は感染性の変化はなく、2次的な変化と思われることを示している。

以上から、嗅覚障害は嗅覚細胞が感染により起こった外部の変化に反応して起こったこと、嗅覚神経細胞数の減少よりは、その機能的な障害によることがわかる。実際、嗅覚に関わる嗅覚受容体の発現を調べると、ほとんどの受容体の発現が感染後すぐから低下し、１０日まで回復が見られない。また、嗅覚神経の投射をコントロールする遺伝子Adcy3の発現も低下している。

そしてこの研究のハイライトとなるデータだ。嗅覚受容体遺伝子の発現低下を調べるために、鼻粘膜上皮の核内の染色体トポロジーを調べるためのHiC実験を行っている。なぜこの実験が行われたのか、嗅覚受容体遺伝子の特殊な発現様式を理解する必要があるのだが、長くなるので割愛する。何百もある嗅覚受容体の発現が一律に低下するためには、核内染色体トポロジーの大きな再編が起こっていると考えるのは不思議ではない。

核内トポロジーについての説明は省くが（興味のある人はhttps://aasj.jp/news/watch/3533　を参照して欲しい）、染色体上に散在する嗅覚受容体遺伝子が接近してできるクラスターを支えるトポロジーが、感染後すぐから崩壊することが分かった。

この変化は、嗅覚細胞外部からの刺激によると考えられる。この誘導因子を特定するため、おそらく様々な因子を鼻粘膜に添加する実験を行ったのだと思うが、特定の分子を同定するには至っていない。結局Covid-19感染ハムスターの血清を添加したとき、同じようにトポロジーの崩壊が起こり、嗅覚受容体遺伝子のクラスターが消失することを発見している。

後は、ハムスターでの結果が、人間にも当てはまるか、感染後死亡した剖検例で調べているが、詳細は省く。

以上、結論としては、Covid-19感染により誘導される様々なサイトカインの作用により、嗅覚受容体遺伝子が核内にクラスターを作るためのTAD(Topology associating domain)が崩壊し、嗅覚受容体発現が低下することが嗅覚障害の原因であると特定している。

このシナリオの魅力は、Covid-19による嗅覚障害の多くを説明できる点だ。まず、嗅覚受容体遺伝子の核内クラスターが崩壊すると、それまで一つの嗅覚受容体遺伝子を発現していた嗅覚細胞が、同じ受容体を発現するための仕組みは完全に壊れる。細胞が生存しておれば、トポロジーは再構成されるが、新たに発現する嗅覚受容体遺伝子が、感染前と同じである確率は低い。一方で、この嗅覚神経は、最初発現していた受容体に応じて、嗅球の特定の領域に投射することで、臭いの脳内イメージを作っている。このため、最初発現していた受容体に応じた投射により形成された神経表象が、新しく発現した嗅覚受容体と矛盾すると、臭い感知と認識が矛盾して混乱をしてしまう可能性がある。すなわち感じても認識できない混乱状況に陥るというわけだ。

さらに、この変化は何らかの分泌サイトカインの作用であるため、この分泌の差が個人差を生み出していると考えられる。このように、大変よく出来たシナリオで、HiC実験でトポロジーを調べたことで、全く新しい可能性が示された。さらに、外部刺激でこれほど見事にトポロジーが崩壊するとしたら、その刺激を特定できると面白い。

Medical ganglionic eminenceと呼ばれる、脳室に突き出した領域から発生する介在神経分化を、組織学と脳の培養を組みあわせて研究した論文を、一昨日紹介した（https://aasj.jp/news/watch/18940）。このとき驚いたのは、介在神経前駆細胞（INP）がこの場所で、あたかも腫瘍のような塊を作り増殖し、その後様々な場所へ移動することだ。また、同じ腫瘍性増殖を、ヒトのINPをマウスに移植することでも再現できる。

このような腫瘍のような塊を作って増殖した後、様々な箇所へ移動する例で最もよく知られているのが、神経堤細胞が集まる鰓弓で、いくつかの塊にまずまとまった後、決められた場所へ移動していく。

同じようにganglionic eminence(GE)も３種類に分けられ、一昨日紹介したMGEは新皮質へ移動するが、生後も増殖を続けて皮質の介在神経を供給するのがCaudal GE(CGE)で、新生時期の介在神経異常を考える上で重要な集団になる。

今日紹介するオーストリア・分子生物工学研究所からの論文は、このCGEが、結節性硬化症のオリジンであることを示した、介在神経発生を考える上で重要な貢献で、１月２８日号のScienceに掲載された。タイトルは「Amplification of human interneuron progenitors promotes brain tumors and neurological defects（人間の介在神経前駆細胞の増殖が脳腫瘍の形成と神経異常を誘導する）」だ。

タイトルにある結節性硬化症（ＴＳＣ）は、てんかんや自閉症を伴う発生異常とともに、中枢神経に良性腫瘍が形成される多様な病気で、mTOR活性を抑える一種のガン抑制遺伝子TSC1、TSC2遺伝子が欠損によることが特定されている。

この研究ではTSC2が片方の染色体で欠損している患者さんから樹立したiPSを用いて試験管内でTSC異常を再現することを目指しているが、このときのコントロールとして、患者さんのiPSのTSC2遺伝子をクリスパーで正常化した細胞を作成し、遺伝子欠損株と比較している。

神経を誘導する培養を用いると１００日ぐらいで両者に差が生まれ、遺伝子欠損株だけで腫瘍性の増殖が見られる。腫瘍の細胞由来を調べると、期待通り介在神経前駆細胞（ＩＮＧ）であることが分かるが、その中でもCGE由来で有ることが分かる。すなわち、介在神経前駆細胞は、いくつかの場所で増殖するが、そのうちcaudal ganglionic eminenceで増殖する介在神経だけが、TSC2欠損の影響を受け、腫瘍性の増殖を起こす。

次に腫瘍性の増殖のメカニズムを探り、腫瘍でよく起こるLOH（増殖中にもう片方の遺伝子も欠損すること）は腫瘍性増殖に必要ないこと、そしてCGEのINGが特にmTOR発現が亢進しやすいため、TSC2欠損で増殖しやすいことを示している。その結果、CGEのINGだけがTSCの原因細胞になることを示している。

そして、実際の患者さんの脳組織を、この結論から眺め直し、極めて複雑に見えた様々な異常も、CGE-ING異常増殖がTSCの原因であるという考えで全て説明がつくことを示している。

一昨日の論文とともに、介在神経の発生を考える上で極めて重要な貢献だと思う。合わせて自閉症の科学として紹介するとともに、ジャーナルクラブでも詳しく紹介したいと思っている。

今でこそ、美味しいものを食べたり飲んだりしたいという欲望が、自分の食生活を動かしていると思うが、本当の欲望は、生きていく、すなわち自分の定常状態を維持するために進化したもので、飢えや渇きを満たすために存在する。この基本的感覚が私たちの精神や理性と相互作用して、感情、衝動、喜びや苦しみ、そして善悪の判断にまで及んでいくことを喝破したのが、少し前に紹介したスピノザのエチカだ（https://aasj.jp/news/philosophy/18885）。

この感覚をたどっていくと、腸に存在する様々なセンサーがあり、中には蔗糖と人工甘味料まで区別するセンサーがあることも分かっており（https://aasj.jp/news/watch/18825）、急速に研究が進む分野だ。

とはいえ、水の浸透圧を特異的に感じる仕組みがあるとは考えたことが無かった。今日紹介するカリフォルニア工科大学からの論文は浸透圧を特異的に感知するシステムが存在するか調べた研究で、１月２６日号Natureにオンライン掲載されている。タイトルは「Sensory representation and detection mechanisms of gut osmolality change（腸が浸透圧の変化を感知し表象する仕組み）」だ。

おそらく研究で最も難しいのは、腸の伸張やpHなどとは違って、浸透圧が感知されていることを証明することだが、この研究では腸を様々な溶液で灌流しながら頸部の迷走神経の興奮を調べる方法で、生理食塩水から浸透圧が下がるとともに興奮する感覚システムの存在を発見している。30mM刻みで感知できるというのは、私にとっては驚きだ。

こうして、浸透圧の変化を感知するシステムがあることを確認した上で、浸透圧の低い水に反応する脳の迷走神経細胞が、例えば砂糖や食塩、あるいは腸の進展に反応する細胞とは異なっていることを確認している。このように、浸透圧が低いとことを感じる細胞が存在する。しかも、データを見ると他の感覚と比べて数が多いように見える。

次にこの腸での浸透圧変化の感覚を伝える神経について調べ、腸に分布する迷走神経では無く、なんと肝臓静脈に分布している迷走神経であることを発見する。また、この経路によって、渇きの感覚が抑えられることも、神経を切断する方法で確認している。この神経は水を飲むと急速に活性化し、レバーを押して水を飲む実験系で、欲望を変化させることが無いことが確認されたので、基本的には浸透圧変化を感じた渇き感覚を変化させることに特化していることが分かる。

では、腸のセンサーから肝臓静脈の迷走神経へ同シグナルが伝えられるかだが、消化管ホルモンの一つ血管作動性腸管ペプチド(VIP)によることを示している。すなわち、浸透圧の変化がVIPの分泌を促し、これが肝臓静脈の迷走神経に働くことを示している。

結果は以上で、腸の浸透圧を感じる仕組みが明らかになったと言えるが、個人的にはなぜわざわざ浸透圧といった状態を感知する必要があるのか、個人的には理解できない点も多い。おそらく、入り口の感覚細胞について詳細が分かれば、自ずと見えてくるのだろう。ただ、細胞の浸透圧を守るためには、むやみに浸透圧の低い飲料を飲むわけにはいかない。とすると、陸上動物と水生動物でこの仕組みを比べてみるのは面白いかもしれない。

最近紹介したように、自閉症スペクトラム（ASD）では、解剖学的には脳にほとんど異常が認められないものの、介在神経の機能異常が起こり、神経抑制のバランスが変化した結果、脳波検査でγ波が上昇することなどを紹介した（https://aasj.jp/news/autism-science/18807）。　実際、興奮精神系と異なり、介在神経はいくつかの場所でまとまって作られた後、移動によって脳内に分布する。すなわち、発生を経て最終目的地に落ち着くためには複雑な過程を経る必要があり、異常が起こりやすいと考えられる。したがって、この過程を解明することは、そのままASDのみならず、てんかんや、統合失調症の理解にもつながる。

今日紹介するカリフォルニア大学サンフランシスコ校からの論文は、発生過程の人間の脳標本を用いて、介在神経発生過程の解明に迫った研究で、１月２８日号のScienceに掲載された。タイトルは「Nests of dividing neuroblasts sustain interneuron production for the developing human brain（増殖する神経芽細胞の集まりが発生途上の人間の脳の介在神経産生を受け持つ）」だ。

この研究の前半は、精細な組織学で、大脳基底核源基と呼ばれる脳室内に突き出した領域の中で、内側の隆起にDCX分子を発現した介在神経が増殖する特別な場所が存在し（他の基底核部位には存在しない）、そこで胎生１４週から２３週まで、神経芽細胞が一種のガンのような増殖集団を形成して、増殖が続くことを明らかにしている。大事なのは、興奮神経と異なり、等分裂から不等分裂の様な転換があまり見られないことで、著者らは神経の細胞同士が接着因子で凝集することが増殖に必要ではないか、またプロトカドヘリンの一つが欠損すると介在神経発生異常が起こるのも、この凝集塊の形成の問題ではないかと議論している。いずれにせよ介在神経の前駆細胞の増殖調節についてさらに研究が必要であることが分かる。

２３週を過ぎると、細胞増殖の速度は低下するが、生まれるほぼ前まで増殖が続き、介在神経が脳へ供給されることが分かる。実際、増殖が止まった細胞は、集団から離れ、分化し移動が始まる。

この研究のハイライトは、この神経芽細胞凝集塊を取り出してマウスに移植しても同じような塊が形成され、マウスの中で発生が続くことの発見で、なんと移植後１年間にわたって、増殖、分化を観察できることが示されている。しかも、最終的に機能的介在神経が分化するのに、この条件で２００日必要で、こうして分化した介在神経はマウスの脳ネットワークに統合されることが示されている。

結果は以上で、介在神経前駆細胞が細胞塊を形成することで増殖すること、これをマウス脳内でほぼ同じ時間スケールで再現できることなど、少なくとも発生過程のほとんどの部分を研究する方法を示した、今後人間の介在神経発生を研究する上で、重要な貢献ではないかと思う。今後、iPSなどを組みあわせることで、様々な疾患での介在神経発生異常も分かるように思う。自閉症の科学としても紹介したい論文だ。

アルツハイマー病(AD)を始め、様々な神経疾患の一群を、病状との相関が高く、さらに神経から神経へと伝搬可能なTauタンパク質の異常症と捉えTaunopathyとして眺め直す研究が進んでいる。ただTaunopathyといっても、ではTauの機能と病気との関連を説明せよと言われると、Tauについて微小管結合タンパク以外の何の知識も無いことを思い知る。

その意味で今日紹介する米国のグラッドストーン研究所をはじめとする3つの機関が共同で発表した論文は、私の頭の中のTau像をより明確にしてくれるとともに、ADをはじめとするTaunopathyの原因について新しい説明を与えてくれたという意味で大変重要な研究ではないかと考える。タイトルは「Tau interactome maps synaptic and mitochondrial processes associated with neurodegeneration（Tauと相互作用する分子マップはシナプスとミトコンドリア過程が神経変性に関わることを明らかにした）」だ。

これまでTauと相互作用する分子については数多くの研究が行われてきており、私もいくつかは目にしてきた。ただ、この研究では神経細胞中でTauと相互作用を行っている分子を網羅的に特定し、その中からTauの変異により相互作用が変化する分子を探そうとしている点がユニークだ。

この目的のために、Tauに標識をつけて結合分子を免疫沈降する方法とともに、Tau分子のN末、C末に近くのタンパク質をビオチン化する酵素を合体させたキメラ分子を用いて、Tauと相互作用している分子をビオチン化し、回収する方法を用いている。

まずビオチン化方法を用いてTauと相互作用する分子の中から、微小管の構成単位tublinと結合する分子を除くと、２４６種類という多くの分子が何らかの形でTauと結合している。そして、網羅的に調べることでしか見えないことがあることを実感する。なんといっても、核内タンパク質から、シナプトソーム形成まで、実に多様な分子と様々な場所で様々な分子と相互作用しており、微小管と相互作用する分子などと思っていたイメージが覆される。

またシナプトゾームに関わる機能についてみても、N末と相互作用する分子、C末と相互作用する分子は、異なる過程に関わっており（前者はシナプス接合部の形成、後者は細胞膜融合）、Tau機能の重要性を示唆している。

その中で、Taunopathyに関わる分子を探す目的でいくつかの実験が行われ、以下の重要な発見が行われている。

1）変性したTauは神経細胞間で伝搬する。すなわち、神経刺激に応じて細胞外に分泌され、また取り込まれることを意味するが、神経を活性化したときだけにTauと結合する分子を調べると、シナプトソーム形成時に細胞質側に飛び出ている分子と相互作用している。この結果から、Tauの分泌がactive zoneの細胞膜融合を介して起こることが示唆される。

2）様々な分子との相互作用は存在するが、前頭側頭認知症を誘導する変異型Tauとの結合が低下する分子を調べると、ほとんどがミトコンドリアの内側の膜に存在する分子。

3）前頭側頭痴呆症の変異があると、ミトコンドリア膜を通したプロトンの漏出が高くなり、ミトコンドリアの酸化的リン酸化とエネルギー生産とのカプリングが悪くなる。

4）前頭側頭痴呆症で低下が見られるTau結合分子のレベルは、ADをはじめとするTaunopathyの患者さんで低下している。

以上が主な結果で、本当はさらに様々な可能性を含んでいるとはおもうが、これだけでも私のTauに対する理解は大きく変化した。AD治療開発にも期待したい。

ついこの前、EBウイルス感染が多発性硬化症（MS）発症の引き金を引くという論文を紹介したが（https://aasj.jp/news/watch/18787）、この論文は一種の自然感染実験で、MSを発症した人のEB感染時期を追いかけて、EB感染後に神経変性が始まり、最終的にMSが発症するという因果関係を明らかにした研究だ。

この結果は、かなり強くMSのEB原因説を示しているが、この可能性を今度はメカニズムの面から明らかにした、やはり画期的なスタンフォード大学からの論文が１月２４日オンライン掲載された。タイトルは「Clonally Expanded B Cells in Multiple Sclerosis Bind EBV EBNA1 and GlialCAM（多発性硬化症でクローナルに増殖したB細胞はEBウイルスのEBNA1抗原とともにGlialCAMに結合する）」だ。

もしEBウイルスが自己免疫反応を誘導しているとしたら、EB特異的B細胞がクローン増殖するはずだと著者らは当たりをつけ、患者さんの末梢血と、脳脊髄液のB細胞を取り出し、個々の細胞が発現している免疫グロブリン(Ig)遺伝子をまず特定している。

するとMS患者さんだけで、特に脳脊髄液Ｂ細胞で同じIg遺伝子が使われている、すなわちクローナル増殖が起こっていることを発見する。さらに、脳脊髄液中の抗体のアミノ酸配列を決めると、クローナルに増殖しているB細胞のIg遺伝子に一致する。この結果は、活性化されたＢ細胞が脳に移行し、さらに抗原特異的なクローナル増殖を起こしていることを強く示唆している。

そこで、クローン増殖していた１４８種類のB細胞のIg遺伝子から抗体を再構成し、EBへの反応性を見ると、1/3がEB特異的に、２割が他のヘルペスウイルスに反応することが分かった。そして、患者さんレベルで見ると９例中６例でEBNA1に対する抗体が存在することがわかった。さらに、EBNA1抗体が出来るために、遺伝子の変異がほとんど必要ないことも構造解析から明らかにしている。

以上からEBウイルス感染が引き金になっている可能性が示唆されたが、これによって出来た抗体が自己の抗原に反応するかが問題になる。そこで、代表的抗体をヒトタンパク質アレーを用いて調べると、グリア特異的に発現しているGlical CAMと反応すること、さらにセリンリン酸化されたGlialCAMに対してはEBNA1と同じ強さで結合することを発見している。すなわち、EBウイルスに対する抗体反応が、自己抗原に対する免疫反応を誘導することが明らかになった。

実験的には、ミエリンペプチドで誘導する脳炎モデルマウスにEBNA1を免役すると病状が悪化することを確認するとともに、臨床例で血中のGlialCAMに対する抗体が上昇していることも確認している。

以上、この研究ではＥＢウイルス感染が最初の引き金なのか、あるいは病気を悪化させる要因なのかについては結論していないが、EBウイルス感染が自己免疫を誘導する可能性については明確にした重要な仕事だと思う。

この論文ではほとんど触れていないが、個人的にはEBウイルス感染でGlialCAMに対する抗体が出来ることにおどろいた。というのも、最近YouTubeで勉強会をした皮質下嚢胞を伴う大頭型白質脳症（ＭＬＣ）の原因遺伝子の一つがGlialCAMの変異であることだ（https://www.youtube.com/watch?v=0oOJFM19Ohc）。MLCの子供達は白質障害、すなわち神経軸索が傷害される。MSも同じ白質障害と言えるので、この共通性が、白質障害の成り立ちにの理解について新たな糸口になるのではと期待している。

ドイツ留学以来一貫して、実験にはfluorescence activated cell sorter (FACS)のお世話になってきたし、自分たちでもFACSに使える様々なmAbを樹立してきた。この間、処理速度やパラメーターの数など様々な改良が行われてきたが、これまでとは質的に異なるイノベーションは起こってこなかったように思う。

今日紹介するドイツにあるEMBLとFACSを提供する老舗ベクトン・ディッキンソンからの論文は、FACSに、これまで顕微鏡でしか見ることの出来なかった細胞内の構造を検出するシステムを合体させた、画期的な機器Image enabled cell sorting (ICS)についての開発研究で、１月２１日号Scienceに掲載された。タイトルは「High-speed fluorescence image–enabled cell sorting（蛍光イメージによる高速細胞ソーティング）」だ。

このICSは、２０１３年UCLAから発表されたFIREと名付けられた、細胞の形態を検出してソーティングを行うFIREという技術を基盤としている。フローシステムで細胞形態を分類できると、当然これまでのFACSとを組みあわせる可能性を探る。FIREから１０年近く経過しているが、FIREを開発したDieboldさんがベクトン・ディッキンソンに移って、EMBLと共同でこれを実現したと言えるのがICSになる。

技術についての詳細は全く理解していないが、一般的なフォトマルに加えて、フォトダイオードを用いて、形態や細胞内の蛍光イメージを検出できるようにしている。フォトダイオードも２個用いて、光が細胞で遮られることによるスポットを用いた形態検出、また細胞そのもののイメージを合わせることで、より正確な形態が検出できるようになっている。

驚くのは、細胞内イメージという大きなデータを、他のデータと細胞形態上に、高速に合成する技術で、画像解析技術の進歩を実感する。

後は、細胞内の異なるオルガネラを染めた時、正確に画像が再建されていること、それを用いて細胞をソートできることを示した後、ICSによりこれまで難しかった課題が解決できることを示している。

細胞分裂は、顕微鏡イメージの染色体の分離やポジションに応じて、prometaphase, metaphase, anaphase, そしてtelophaseに分けられるが、これらが別々にソーティング可能になっている。

最後に、TNFなどのNFκＢが活性化シグナルにより、RelAは核内に移行するが、この核内移行、およびその維持に関わる分子を、CRISPRを用いたスクリーニングで特定する実験系を設定し、RelAの核内移行が異常になった細胞をソートし、どの遺伝子がノックアウトされているのか検出する実験系が可能であることを示している。

結果は以上で、FACSを使ったことがある人なら、これがどれほど素晴らしいことか分かると思う。今後実際の組織のように、異なるサイズの細胞が混在する条件で、どのぐらいの精度が得られるのかなど、製品までの検討項目は多いと思うが、大きなイノベーションが起こったという気がする。