ミトコンドリアは元々独立した細胞内寄生細菌由来なので、当然独自のゲノムとともに、翻訳システムを備え、独自にタンパク質合成を行っている。このミトコンドリア内での翻訳に関わる様々な遺伝子変異も知られており、脳、心臓、筋肉などミトコンドリア依存性の高い臓器に症状が出る。ただ、基本的にはミトコンドリアに必要なタンパク質の翻訳に限られると個人的には理解していた。

今日紹介するケンブリッジ大学からの論文は、ミトコンドリアがホスト細胞の事情に合わせて、必要ならミトコンドリアとは無関係のタンパク質の翻訳に手を貸してくれるという面白い研究で、１０月１５日号Scienceに掲載された。タイトルは「Mitochondrial translation is required for sustained killing by cytotoxic T cells（ミトコンドリア内の翻訳は細胞障害性T細胞が持続的に機能するのに必要）」だ。

マウスに網羅的に突然変異を導入して免疫機能を調べるプロジェクトが進んでいるが、その中で発見された遺伝子がUsp30で、これが欠損するとキラー活性が低下することが知られていた。

Usp30はミトコンドリアの膜上で、ミトコンドリアのオートファジーが起こりすぎない様に調節しているタンパク質で、これが欠損するとミトコンドリアの分解が上昇する。ただノックアウトされたマウスも正常に発生し、見た目正常に成長するので、この変異はキラー活性特異的なミトコンドリア依存性が存在することを示している。

この研究ではこの謎解きを、まずキラー活性を誘導したときのCD8T細胞のミトコンドリアについて、ノックアウトマウスを正常マウスと比べている。すると、キラー活性を誘導して５日目で、Usp30欠損細胞では、ミトコンドリアの多くが失われ、なんと６０％で正常ミトコンドリアが消失してしまっている。

驚くことに、これほどミトコンドリアが減少しても、T細胞はグリコリシス経路を用いてエネルギーを調達して、しっかり生存している。しかし、キラー活性を調べると、全く消失はしていないが、活性自体が強く抑制され、細胞障害に時間と多くの細胞が必要になる。

ところがこの機能異常が、ミトコンドリアのエネルギー産生機能にあるのではと考えて調べてみても、ATP合成は変化しておらず、おそらくグリコリシスでまかなえていることがわかる。すなわち、単純なエネルギーバランスだけでは説明がつかない。

一方、細胞障害機能に必要な、細胞障害顆粒の大きさが小さくなっており、おそらく障害に必要な分子の合成がうまくいっていないことが想像された。そこで、細胞内で合成されているタンパク質を網羅的に調べると、ミトコンドリア機能に関わるタンパク質とともに、細胞障害性に関わる様々なタンパク質、例えばグラインザイムやパーフォリン、あるいは炎症性サイトカインなどを含む、５００種類ほどのタンパク質の合成が低下していることがわかった。

結果は以上で、キラー細胞の様に急速に機能分子の合成が必要な状況では、ミトコンドリアの翻訳系が、場所を貸すことでエネルギー効率の高いタンパク質合成を可能にし、キラー活性に必要な分子合成に手を貸していることがわかった。望ましい共生関係がこんなところにも見られるという例だと思う。ただ、これを可能にするメカニズムについては、さらに研究が必要だろう。また、ミトコンドリア病についても、単純にエネルギー代謝だけでなく、翻訳の手助けまで考えて理解する必要があることがわかった。新しいことが学べた面白い論文だった。

腸内細菌の研究の中でも、多くの情報は腸内細菌全体の変化を追いかける研究よりも、無菌動物を用いて個々の細菌とホストの関係を個別に調べる方法を用いる研究が、これまで多くの成果を上げているように思う。とはいえ、個別の細菌に対する免疫反応を調べるという研究はこれまで目にしたことはなかった（実際には多く発表されているのかもしれないが）。

今日紹介するスイス・ベルン大学からの論文は、大腸菌を無菌マウス腸管に移植し、誘導されるIgAの機能を、その抗体をもう一度感染マウスに投与して調べる研究で、ある意味でただの腸管免疫学といってしまえばそれだけだが、大変な手間のかかった研究といえるが、読後感は大いに不満の残った研究だった。タイトルは「Parallelism of intestinal secretory IgA shapes functional microbial fitness（腸内に分泌される多種類のIgAが機能的細菌の適応を決める）」だ。

研究は単純だ。すなわち無菌マウス腸管に栄養要求性のある大腸菌を移植すると、個々の　マウスで様々なV遺伝子レパートリーを持った抗体が合成される。これまでの研究で、２１日目では突然変異が蓄積するタイプのアフィニティー成熟は起こらないことが確認されている。

この研究では、こうして腸管に誘導された９１個のIgA産生プラズマ細胞について、発現する免疫グロブリン遺伝子をクローニングし、細胞への遺伝子導入を用いて抗体分子を分泌させ、まずそれぞれの抗体の大腸菌への反応性を調べている。９１個中、１７種類が大腸菌と反応している。かなり確率は高いが、決して抗体産生細胞が増殖を続けた結果というのではなく、ほとんどV遺伝子の突然変異は見られておらず、大腸菌に対しては持って生まれたレパートリーで対応していると考えられる。

これらIgAのなかには、細菌細胞表面に結合するものと、そうでないものに分かれるが、この研究では慶応大学の個々の遺伝子を欠損させた大腸菌をライブラリーを用いて反応する分子の特定を行い、その上でそれぞれの抗体が、細菌感染防御力があるかどうか、IgAとして分泌させて調べている。

これまで細菌感染でも、特定の抗原決定基に反応する抗体がドミナントに誘導されるという報告が多かったが、この研究では無菌マウスは多様な抗原に反応し、IgA抗体を作ることができることを示している。こうしてできたIgA抗体は、様々な効果を発揮する。例えば抗体が結合するとファージウイルスが結合できなくなったり、イオントランスポートを阻害して、１０％に及ぶ胃大腸菌の遺伝子発現変化が誘導されたりする。一方、大腸菌の転写に影響がほとんど見られないものもある。もっと驚くのは、細胞壁が抗体でコーティングされることで、胆汁の浸潤を守るという、バクテリアを助ける抗体まで存在するようだ。

それぞれの抗体を静脈に注射して、腸管に到達するか調べ、おそらく胆汁を介して腸管に到達し、腸内の大腸菌と結合することを確認している。ただ、個々の抗体により劇的に腸内大腸菌が減少することは見られていない。

以上が結果で、無菌状態でも複雑な抗原に対しては、持って生まれた様々なV遺伝子レパートリーが反応すること、多くの抗体はバクテリアに対して何らかの機能効果を持っていること、おそらくこれらの効果がが全部合わさってバクテリアとホストの共存が決められることなどが示されている。しかし、仕事の量は大変だが、最終的に何が言いたいのか明確な結論がほとんど示されていない曖昧な論文で、よく採択されたなというのが正直な印象だ。

２０１６年というと、ずいぶん昔になってしまったが、パリ公立病院のグループが、頭蓋内に埋め込んだ超音波発生器を通して、腫瘍局所に超音波を照射、同時にマイクロバブルを血管から投与することで、局所の脳血管関門を破壊して、グリオブラストーマの治療を試みた論文を紹介した（https://aasj.jp/news/watch/5411）。

その後あまりフォローをしていなかったが、ゆっくりではあるが治療器のプロトタイプも開発され、大規模治験にまでは行かないまでも少しづつ可能性が試されていることが、今日紹介するカナダ・トロントにあるSunnybrook研究所からの論文が教えてくれた。タイトルは「MR-guided focused ultrasound enhances delivery of trastuzumab to Her2-positive brain metastases　（MRIにより設定した領域に超音波照射を行うことでHer2陽性乳ガンの脳転移への抗体デリバリーを促進できる）」で、１０月１３日号のScience Translational Medicineに掲載された。

現在乳ガンは、初期でも転移があることを想定して、手術前から化学療法を行うネオアジュバント治療が主流になっている。しかし、脳転移になると、特に抗体薬などは脳血管関門（BBB）に阻まれて、ガン局所に届けることが難しいため、他の部位の転移巣と比べると、叩くのが困難だと思われる。個人的な印象で根拠はないが、術前治療の広がりを考えると、その時叩ききれない脳内転移の問題は、重要な課題になる気がする。

実際、脳内転移巣で抗体治療可能なHer2陽性のケースでも、抗体が届きにくいことは知られており、この研究では抗体治療中の患者さんで、超音波照射を行うことで、抗体を腫瘍に届けて、ガンの増殖を抑制できないか調べており、重要な情報だと思う。

４人のHer2陽性乳ガン転移、そのうち３例は抗体治療を継続している患者さんの転移巣をMRIで正確に診断し、後は以前紹介した方法で、設定した照射場所に、アイソトープ標識した抗体薬が到達するかどうかをまず確認している。

結果は期待通りで、照射したガン局所だけで標識抗体の濃縮が起こる。面白いのは、照射後４時間ではほとんどガン局所にアイソトープは見られないのに、４８時間後には強いアイソトープの集積が見られる様になる点だ。すなわち、急に血管に穴が空いて抗体が漏れるというより、最初小さな変化が起こった血管を通してじわじわと抗体が到達していることがわかる。

以前この技術を「脳血管関門を爆破する」と紹介したが、この紹介の仕方は間違いだと思う。どうしてこのようにじわじわと集積が起こるのか、是非メカニズムを知りたいところだ。いずれにせよ、強い変化が誘導されるわけではないため、ほとんど副作用がなく、全員照射を受けた後すぐに帰宅している。

副作用がないことを調べるのが目的だが、効果についても示されており、CTで見る限り全例でガンの増殖を抑えることができたと言っていい様に思う。これならより大規模のテストに進んでいい様に思う。

結果は以上で、脳だけが標的でない場合、現在使っている抗体をガンの局所に届けるという意味で、重要なテクノロジーになる様に思う。次は、免疫チェックポイント治療にも使えるか是非知りたいところだ。

非アルコール性脂肪肝で肝細胞死を誘導する要因として研究されてきたメカニズムの一つがLipoapoptosisで、飽和脂肪酸により細胞内のERストレスが発生し、それにより細胞死が誘導されるメカニズムだ。このメカニズムによる細胞死は、様々な細胞へ拡大しているが、私の理解では血中の脂肪酸により誘導される過程で、ある細胞が他の細胞を殺すときに使うという可能性は考えたことがなかった。

今日紹介するスタンフォード大学からの論文は、このメカニズムをアストロサイトが神経細胞死を誘導するために積極的に利用しているという面白い研究で１０月６日Natureにオンライン掲載された。タイトルは「Neurotoxic reactive astrocytes induce cell death via saturated lipids（神経毒性を持つ活性化アストロサイトは飽和脂肪酸を介して細胞死を誘導する）」だ。

元々このグループは、脳損傷などで活性化されたアストロサイトが神経やオリゴデンドロサイトの細胞死を誘導する仕組みを研究し、ミクログリア由来のIL1a、TNF、そして補体成分などがアストロサイトを活性化し、何らかのタンパク成分を分泌させ、神経細胞死を誘導することを示してきている。

この研究では、活性化されたアストロサイトの培養上清に含まれる神経細胞死誘導分子を生化学的に検討し、これまで疑われていた補体成分やlipocalin-2などのタンパク質成分ではなく、APOEなどのリポプロテインと結合する脂肪酸、特に飽和長鎖脂肪酸およびvery long chain fatty acid（VLCPC）が細胞死を誘導していることを突き止める。

すなわちLipoapoptosisが起こっている可能性が示唆されたので、次に上記の脂肪鎖で処理した神経細胞で、確かにERストレスを介する細胞死経路が活性化されていること、そしてERストレスを媒介するPUMAやCHOPがノックアウトされた細胞ではアストロサイトによる神経死が防がれることを確認している。

そして最後に、本当にアストロサイトが積極的にこのような脂肪酸を合成分泌して神経細胞を殺すのか確認するため、このような脂肪酸を合成する酵素の一つEVOLV1をノックアウトしたアストロサイトを作成し、活性化による細胞死誘導が完全ではないが、かなり低下することを確認している。

結果は以上で、積極的に長鎖脂肪酸を分泌して近接する神経細胞を殺すという、キラーT細胞にも匹敵する能力がアストロサイトにあることを示した重要な貢献で、今後アルツハイマー病をはじめとする神経細胞死研究に新しい道を開くのではと期待する。特にAPOEとアルツハイマー病との関係はこの観点から見てみると面白い気がする。

細胞周期のメカニズムについては、私が現役の頃急速に理解が進み、我が国の研究者も大きな貢献をした。そして、ノーベル賞が２００１年ハントとナースに授与されている。もちろんトランスレーションに関しても進んでおり、乳ガンに対するCDK4阻害剤は重要な治療法になっている。すなわち、大きなフレームワークは完全に解明されたと言える、と思っていた。

ところが今日紹介するスタンフォード大学からの論文は、少なくともイーストに関しては、肝心なことが見落とされていたことを示す研究で、１０月１４日号Scienceに掲載された。タイトルは「G 1 cyclin–Cdk promotes cell cycle entry through localized phosphorylation of RNA polymerase II（G1サイクリンとCDKは局所的RNAポリメラーゼリン酸化を介して細胞周期のエントリーを促進する）」だ。

私たちは細胞周期の開始について、哺乳動物の場合CyclinD/CDK4が、E2Fによる転写を阻害しているRb1をリン酸化して抑制を外すことで、E2Fによる転写が誘導されると理解してきた。これは出芽酵母でも同じで、Cln3がCdk1と結合してWhi5をリン酸化してSBFの転写抑制を外し、細胞周期に必要な遺伝子が誘導されると考えられてきた。

しかし、早いG1期でCln3/cdk1がWhi5をリン酸化するという証拠はなく、Whi5を強くリン酸化するのはCln1/2/cdk1であることが確認された。一方、Cln3/Cdk1はG1期の進行には必須であることから、Whi5のリン酸化による転写抑制解除とは異なる経路で、Cln3/Cdk1が働いていることが示唆された。

そこでCln3/Cdk1が直接リン酸化する可能性がある分子を探索し、最終的に転写に直接関わるRNAポリメラーゼII(Pol II)のコンポーネントRpb1をリン酸化することを突き止める。

もともとPol IIのリン酸化は転写開始のスイッチとして知られており、酵母ではCcl1がその役割をすることが知られていた。しかし、Ccl1によるPolIIのリン酸化と細胞周期とはリンクしない。すなわち、SBFによる転写とは関係しない。

これらのことから、Cln3/Cdk1はSBFと結合し、その場所にリクルートされたPol IIを直接リン酸化し、転写を開始させるのではないかと仮説を立て、研究している。

例えば、本来のPol IIリン酸化酵素Ccl1をSBF結合サイトにリクルートできる様に操作すると、細胞周期とは無関係だったCcl1を、G1期進行のプロモーターとして利用することができる。

またCln3/Cdk1結合サイトは免疫沈降法で調べると、ほぼ完全にSBFの結合サイトと重なる。従って、Cln3/Cdk1にPol IIリン酸化による転写開始が可能であるという結果は、細胞周期に必要なSBF依存性転写開始が、これまで考えられてきたようにWhi5リン酸化を介して抑制を外すという時間のかかる方法ではなく、SBF結合サイトで直接Pol IIを活性化して、速やかに転写を誘導することで行われていることを強く示唆している。

以上が結果の要約で、細胞周期をわかったというのはまだまだ早いことを実感させる面白い仕事だと思う。哺乳動物でも同じことが言えるのかはまだわからないが、可能性は十分あると思う。

今日はうつ病の意外な治療法について論文を２報紹介する。

まず最初はカリフォルニア大学サンフランシスコ校からの論文で、てんかん患者さんに行われる、脳内留置電極を用いた脳活動の記録や、脳ネットワークに基づいた電気刺激パターンを開発し、ほとんどの治療法に反応しないうつ病を治療できたという一例報告で、１０月４日、Nature Medicineにオンライン掲載された。タイトルは「Closed-loop neuromodulation in an individual with treatment-resistant depression（治療抵抗性のうつ病患者さんに行ったクローズドループ神経操作）」だ。

今年９月、てんかんの予兆を察知して電気を流して発作を抑える治療法についての論文を紹介した（https://aasj.jp/news/watch/17772）。この研究は、同じresponsive neuro stimulation法を、うつ病の発作抑制に使う可能性にチャレンジした研究だ。しかし、発作が始まる場所が特定できるてんかんと異なり、うつ病の場合、何を予兆として捉え、どこを刺激すれば良いのかを決めることが難しい。

この研究では、てんかん患者さんと同じように、まず脳の１０カ所に留置電極を装着し、１０日間それぞれの場所の神経活動を記録するとともに、毎日の気分やうつ病発作を記録し、うつ病発作に導く脳活動の兆候を決めている。最終的には、予想されていた様に扁桃体でのγ波のバースト出現と、うつ病症状が相関することを確認している。

そして、刺激をベースにした各領域の神経ネットワークを参考にしながら、最終的に右側の腹側内包/腹側線条体に刺激を加えることで、γ波バーストが抑えられ症状が改善されることを発見する。

この結果に基づきresponsive neuro-stimulationの電極NeuroPaceを扁桃体で兆候を検出、腹側内包/腹側線条体を刺激できる様設置、扁桃体のγ波を感知したところで６秒間１ｍA刺激を発生させる方法で経過を観察している。

結果は劇的で、うつ病の症状がほぼ消失するところまで改善し、論文準備中はこの状態が続いていることを報告している。

以上の結果は、てんかんと同じように、うつ病も何らかのきっかけで扁桃体のγ波活動に反映される神経興奮が引き金になる、反応性の病気だと言うことになる。もちろん、全てのケースに当てはまるかどうかはわからないが、今後この治療を受ける患者さんの解析で、うつ病の理解も進む可能性がある。

現在うつ病に対して、ケタミン注射や、頭蓋外磁気刺激など新しい治療法が開発されているが、これらの治療でも対応できないケースについては、期待できる治療法だと思う。

付録として紹介するペンシルバニア州立大学からの論文は、風変わりなタイトル「Mushroom intake and depression: A population-based study using data from the US National Health and Nutrition Examination Survey (NHANES), 2005–2016（キノコの摂取とうつ病：米国、国民の健康と栄養に関する調査データを用いた集団調査研究）」に惹かれて読んでみた。論文はJournal of Affective Disorders１１月号に掲載されている（２９４，ｐ６８６）。

このコホートでアクセスできる２４０００人に、食事の内容を聞き取りし、そこからキノコの消費量を割り出すとともに、２００５年から定期的に自分でアンケートに答える形で、うつ病の気分の有無を診断し、この結果からうつ病にかかっているかを決めている。

本当かと目を疑う結果で、キノコを食べている人ではうつ病にかかるオッズ比がなんと０.45で半減しているという結果になる。

結果はこれだけで、元々このような調査は正確さに欠けるところがあるので、もっと多くの調査で確かめられないと結論できないと思うが、面白い結果だ。ただ、この研究のきっかけになったのが、我が国の九州栄養福祉大学から２０１０年に発表された論文で、ヤマブシタケを摂取すると、うつ病気分が低下し、不眠や不安症がなくなることを示している。このような話から、新しい薬剤が抽出されるのかもしれない。

以前紹介した、エール大学の岩崎さんの研究では、いくら全身レベルで抗体ができても、そのままでは抗体は膣内に分泌されることはなく、組織にリンパ球が浸潤して初めて、抗体も分泌されるようになることが示されていた（https://aasj.jp/news/watch/10382）。この結果は、対象となる組織内で免疫反応を調べることの重要性を示した重要な研究だと思っているが、当然同じことはCovid-19感染についても言える。ただ、死亡例はともかく、回復者の組織を調べることは通常不可能に近い。

今日紹介するコロンビア大学からの論文は、Covid-19に感染した経験がある方が、何らかの事故で脳死に陥り、臓器提供を行った時に、全身の様々な組織を採取して、Covid-19に対する免疫記憶の成立を調べた研究で、１０月７日Science Immunologyにオンライン掲載された。タイトルは「SARS-CoV-2 infection generates tissue-localized immunological memory in humans（SARS-CoV2感染は人間の組織局在型免疫記憶を誘導する）」だ。

コロンビア大学のあるニューヨークの感染状況から考えると、ドナー登録した人々の中からSARS-CoV2(Cov2)に感染した後、ドナーになるケースが出てきても何ら不思議はない（といっても我が国では、まだまだ奇跡レベルの確立だと思う）。この研究ではそんな４人のドナーをキャッチし、臓器摘出手術時に、血液、骨髄、秘蔵、肺、肺所属リンパ節、腸管所属リンパ節を採取、それぞれの組織での、Cov2へのB細胞、CD4T細胞、 CD8T細胞の反応を調べている。

驚くのは、４人のうち２人が７０歳以上の高齢者で、どの臓器が利用可能なのか興味がわくが、血中抗体などを調べると、確かに高齢者の抗体価は若いグループより低いのがわかる。

これらの組織から採取した血液細胞分画に、ウイルス分子のアミノ酸配列を元に網羅的に合成したペプチドを混ぜ合わせたペプチドプールを加え、活性化分子が発現するかどうかでT細胞の反応性を調べている。

これに加えて、限られたペプチドセットではあるが、MHC 分子と会合させた後、これに結合するT細胞を、抗原特異的T細胞として、他の分子の発現を調べてプロファイリングを行っている。

個人差があり、どうしても結果はばらつくが、この貴重な機会を捕まえた実験から見えてきたことをまとめると、

• 全員で、調べた全組織で抗原特異的記憶T細胞を認めることができる。
• 一般的に、CD4T細胞反応の方が、CD8T細胞反応より強い傾向がある。
• 全身に記憶細胞は認められるが、肺組織とその所属リンパ節で、最も高い反応が見られ、またT細胞記憶の成立が確認できる。
• 細胞を培養して分泌される５０種類のサイトカインを調べると、同じ記憶T細胞でも組織特異的に調整されている。
• 記憶B細胞はほぼ全身に分布しているが、肺組織自体が最も高い。
• リンパ節では感染収束後も、濾胞形成反応が続いている。

詳細をかなり省いたが、以上が結論だ。

組織像の解析がないため、肺組織で維持されている記憶細胞がどのように存在しているのかはよくわからないが、ひょっとしたら浸潤が構造化されている可能性もある。また、感染収束後も何が肺に細胞を引き留めているのかにも興味がある。

いずれにせよ、末梢血だけを見ていてはわからない免疫系の複雑性を物語るし、気道を狙ったワクチン研究にも重要な情報になると思う。

おそらく次は、ワクチン接種者の様々な組織の反応が発表される予感がする。

梅田北２期再開発プロジェクトにアソシエートした「参加型ヘルスケアプロジェクト」では、新型コロナウイルスについての座談会を通して、最新の研究について紹介してきました。感染者が急速に減少してきた今回は、最終的な出口を期待させる、治療薬について話し合ってみました。この中では、シンクタンク・デロイトトーマツによる、日本のコロナ研究の現状についてのレポートについても紹介しているので、是非ご覧ください（https://www.youtube.com/watch?v=GLC3uHipgGM）

また、１０月１５日、金曜日午後６時半から今年のノーベル生理学賞について、Zoom/Youtube配信を行い、参加者とこの研究の思いもかけない広がりについて話し合おうと思っています（https://www.youtube.com/watch?v=BdwwvjOWfXs）。是非ご覧ください。

また、zoom参加で直接議論したい方は、メールで連絡してくだされば、アカウントを送ります。

たしか肥満に伴って脂肪細胞の数が増えるとカロリンスカ研究所のグループが以前発表していたと思うが、今日紹介する同じカロリンスカ大学の論文は、成熟した脂肪細胞はまず増殖することはないという世間の常識にたって、しかし細胞周期プログラムが活性化されていることを示した研究で、正しければ肥満について新しい展開が開ける。タイトルは「Obesity and hyperinsulinemia drive adipocytes to activate a cell cycle program and senesce（肥満と高インシュリン血症により脂肪細胞の細胞周期プログラムが活性化され、細胞老化が誘導される）」で、１０月４日Nature Medicineにオンライン掲載された。

脂肪細胞が増殖するかどうかを問うのはカロリンスカ研究所の伝統の様だが、この研究では痩せ型から高度肥満まで、１３人の皮下脂肪組織を提供してもらって、遺伝子発現から調べ、成熟脂肪細胞でも様々な細胞周期プログラムの発現が見られ、肥満の人ほどG2期分子の転写が高いことを発見する。

ただ重要なことは、これまで観察されて来た様に、５０万個の成熟脂肪細胞を観察しても、細胞分裂像は一個も見られない。すなわち、細胞周期に入るが分裂前のG2期で停止し、２倍のDNA量を持つ細胞が、特に肥満の人では増加していることがわかる。

このように、G2期のプログラムが発現している細胞の数は、血中のインシュリン濃度と相関するので、フレッシュな脂肪細胞を培養してインシュリンを加える実験を行うと、インシュリンシグナル経路の活性化と並行して、DNA合成細胞の数が増加、これとともに脂肪細胞の大きさが増大することを確認する。すなわち、分裂せずDNAが増大し、細胞が巨大化することを試験管内で再現できた。

このように、細胞周期プログラムが発現したまま、細胞分裂が進まないと、細胞にストレスがかかり、細胞老化が進むが、実際巨大化した脂肪細胞の多くは細胞老化マーカーを発現し、肥満で老化細胞が増加することがわかる。また、試験管内の実験系で、脂肪細胞がインシュリンの作用を持続的に受けると、細胞老化に陥り、様々な炎症性サイトカインを分泌することを明らかにしている。

結果は以上で、結局インシュリンの分泌が高まることが、脂肪細胞を分裂がない細胞周期へと導入し、その結果脂肪を多く蓄積することはできるが、細胞老化が進み、炎症性サイトカインにより、老化が全身に及ぶというのがこの研究の結論だ。

乳ガンに使われるCDK4阻害剤やメトフォルミンが、このような細胞分裂のない細胞周期進行を抑えることも示している。

いずれにせよ、なぜ脂肪細胞が巨大化できるのか、また老化や炎症の中心になるのかについて、面白い答えが出たと思う。

パーキンソン病では黒質のドーパミン神経が失われるため、運動をスムースに行う回路が傷害される。すなわち、麻痺が起こるわけではないので、ドーパミン神経なしでこの回路を回復させれば、運動障害を抑えることが可能だと言える。そこで登場したのが、脳の深部刺激で、期待通り有効な治療として定着している。

視床、視床下核、大脳基底核、そして黒質は興奮性、抑制性の入り交じった複雑な回路を形成してスムースな運動を可能にしているが、ドーパミン神経喪失によりネットワークのバランスが狂い、視床下核の過興奮、大脳基底核と黒質網様部の抑制神経の活性化、そして最終的に視床神経の抑制が起こるのが、パーキンソン病の運動障害の原因だと考えられている。そこで、この大脳基底核に刺激を入れて黒質や基底核からの抑制を抑えようとするのがこの治療法だ。なかなかよく考えられているのだが、実際にできるのは視床下核を細胞外から刺激することだけで、この領域の特定の細胞を操作できるわけではない。

今日紹介するカーネギー・メロン大学からの論文は、選択制がない深部刺激も、刺激の周期や長さを工夫すれば細胞特異的な刺激が可能になり、これまでの深部刺激の問題を解決できる可能性を示した重要な研究で１０月８日号のScienceに掲載された。タイトルは「Population-specific neuromodulation prolongs therapeutic benefits of deep brain stimulation　（神経細胞集団特異的に神経を操作することで深部刺激の治療上のベネフィットを持続させることが可能になる）」だ。

先に述べた複雑な回路も、マウスでは光遺伝学を用いて詳細に解析できる。このグループは、大脳基底核の淡蒼球外節の神経細胞のうち、Parvalbuminを発現する細胞を選択的に興奮させ、逆にLhx6を発現している細胞の興奮を抑えると、運動正常化効果が長期に続くことを明らかにしていた。

そこでこの結果を達成できる深部刺激の条件を機械学習も用いて探索し、さらにその効果を、神経特異的に興奮を抑える光遺伝学を用いた実験で確認するという作業を繰り返し、175Hz、200msといい刺激がPv神経選択的興奮と、Lhx6神経特異的抑制を達成できることを突き止めた。

最後に、現在行われている刺激方法と、新しく開発したBurst法と呼ぶ刺激方法を、パーキンソン病も出るマウスで比べる実験を行い、新しい刺激方法をもちいた場合、刺激後も１５０分近く正常な運動が可能であることを明らかにしている。一方、通常の刺激方法では、刺激中は自発運動が見られるが、刺激をやめると３０分でほとんどが運動しなくなる。

以上の結果は、光遺伝学の様な神経特異的操作でなくとも、細胞集団特異的な操作を電気刺激は可能にすること、そしてパーキンソン病でこのような細胞集団特異的刺激が可能になると、一回刺激しただけで効果が長期に持続する、現在より遙かに優れた深部刺激が実現できることを示している。臨床目的がはっきりした、優れたトランスレーション研究だと思う。

もちろんマウスの話をそのまま人間にもって行くのは難しいが、現在の刺激電極に与える刺激パターンを変化させることは可能で、トライアンドエラーになると思うが、是非新しい刺激方法を実現して欲しい。