2020年5月6日
少し紹介が遅れたが、３月号のNature Geneticsでは、これまで積み上がったガンゲノムや様々なオミックスデータを、様々な視点から整理し直す論文が掲載されていた。タイトルを拾うと、１）ガンで見られるクロモスプリシスのゲノム配列解析、２）ガンのミトコンドリアゲノム、３）ガンに見られるクロマチンの異常、４）ガンで見られるレトロトランスポゾンの遺伝子再構成、そして５）ガン関連ウイルスのゲノム解析だ。
国際コンソーシアムでは、ガンの原因になる全ての変異とその意味をカタログ化することを目指しており、今も収集されるガンゲノムの数は増えていっているが、今回一度に公開された論文は、このカタログの索引を作るための試みと言っていいだろう。カタログを使うためには最も重要な作業になる。
今回はこの中からドイツガンセンターを中心に集まった国際コンソーシアムによるガンウイルスについての研究を紹介する。タイトルは「The landscape of viral associations in human cancers （ヒトガンに関わるウイルスのカタログ）」だ。
研究では２５５８人のガンサンプルと正常組織の全ゲノム解析、およびガンのトランスクリプトーム（遺伝子発現マップ）を行い、この中から発ガンと関わりそうなウイルスゲノムを、いくつかのアプリケーションを用いて拾い出し、カタログ化することが目指されている。
結論的に述べると、特に新しいことは報告されていないと思う。すなわちそれぞれのガンについて発ガンとウイルスの関係が詳しく研究されており、全ゲノム解析を導入したことで何かが急に変わるわけではない。ただ、カタログの索引を作ったという面では高く評価できると思う。
詳細を省いて個人的に面白いと思ったことだけ列挙しておく。
どうしても関係のないウイルスゲノムがサンプル処理の間に入り込む。これをモニターするため、サンプルが処理された日付を記載しておけば、コンタミの場合、サンプル調整日時と関連することがあるので特定できることがある（極めてハイテク研究だが、ローテクの工夫も重要ということ）。 １３％のガンで２３種類のガン関連ウイルスが発見できる。このなかでトップ３は、EBウイルスの仲間、B型肝炎の仲間、そしてパピローマウイルスで、これまでガンウイルスとして最も研究が進んでいる。 マウス乳がんで有名なMMTVは腎臓がんで１例だけ発見されたが、人間のガンウイルスとしての危険は少ない。他にもCMVやRoseolovirusのようにヒトガンとの関係が疑われたウイルスは多いが、今回の研究では従来指摘された可能性は否定できる。 B型肝炎ウイルスはほとんどの肝臓ガンと関連しており、CTNNB1, TP53, ARID1Aの変異が同時に見られる。このような特定の変異との共存はパピローマウイルスでも見られる。 内因性のレトロウイルスの活性化の検出は難しいが可能で、腎臓がんのように予後と強い相関が見られるケースがある。 ヒトパピローマウイルスのようにゲノムに挿入され発ガンに関わるウイルスとガン遺伝子の関わりのカタログ化ができるが、特定の遺伝子発現への影響だけでなく、例えば挿入部位前後で遺伝子変異が高まることが認められ、今後重要な課題になる。 全く新しいガンと関連しそうなウイルスがいくつか特定されたが、特定のガンに関わるものは見つからない。 繰り返すが、基本的にはこれまでわかっていることが確認された研究だ。ただ、今回集まった数種類の索引は、ガンゲノムを理解するガイドとして役立つことまちがいない。
2020年5月5日
京大皮膚科の椛島先生のおかげで、皮膚科の授業の一環として学生さんに講義させていただいている。皮膚科でもない、しかも現役引退した私なので、この機会を皮膚科疾患を進化の視点から学び直す機会にして、それを学生さんと共有することにしてきた。ところが今回のコロナ騒ぎで貴重な学生さんとの「対面」講義が禁止された。語りかけることができない問題をなんとか補おうと、今年はより時間をかけて準備し、録画として提供することにした。
そんな準備をしている中で、以前このHPで紹介したネアンデルタール人から我々に伝わったゲノム遺産の多くがRNAウイルスに対する抵抗性に関する遺伝子であるという論文が目に留まり、今年の授業でも使うことにした。
詳しい内容はすでに紹介しているので(https://aasj.jp/news/watch/9071 ),ぜひそちらを読んで欲しいと思うが、ネアンデルタール人との交雑を通して私たちのゲノムに流入し、遺産として保持されてきた遺伝子の多くは、ウイルス抵抗性に関わる遺伝子で、それもRNAウイルス（HIV、インフルエンザ、C型肝炎ウイルス）に対する抵抗性に関わる遺伝子が多いという結果だ。
何をウイルス関連遺伝子とするかなど様々な問題はあるが、この論文がレフリーを通った最大の理由は、私たち科学者が、人類はゲノムの多様性を生み出すことでウイルスと戦ってきたと確信していたからだろう。この確信にピタッとはまったおかげで、Cellに掲載された（通常このような場合は問題が起こることも多いのだが）。
この論文を読みながら今年の講義の準備をしている時、緊急事態宣言延長のニュースを聞いた。この決断については、判断材料を持たない私も文句はないが、同時にメディアで流れた専門家会議の提案する「新しい生活スタイル」には、耳を疑った 。
この提言では、私たちは感染を恐れる社会を形成すべきで、そのために彼らが示す決まった生活スタイルを出発点とした未来＝new normalを築く必要があると例を挙げて示している。そしてそこで提示されたスタイルは例えばライブハウスの否定だ。要するに多様性を排して、感染に備える統一的生活スタイルだ。レストランでの過ごし方などを読むと、まさに習近平中国が行なっている統一的生活の勧めとほとんどオーバーラップする。
要するに、科学者が自らの職務を忘れ、「感染をおそれよ」という知識だけを社会にフィードバックしている有様を見て、暗澹たる気持ちになった 。安倍政権や政府が統一的生活を勧めたとしても私は驚かない。しかし、文化の多様性を排する世の中を科学者が提言することで、科学への不信がどれほど増すのか、専門委員会はわかっていない。
科学者にとって大事なことは、健康とともに文化の多様性を守るために科学ができることを提示することだ。新型コロナについての論文が１万に近づいているということは、世界中の科学者が科学研究でこのウイルスに立ち向かっていることだ。今の時点で、この１万編の論文とそれぞれの経験から何を提言できるかが問われている。
これらの論文に接しておれば専門外の私でも、コロナ以降の世界に必要な新しい技術が想像できる。３密やsocial distanceは旧来の感染症の知識から導かれる指標で、そこから一つの文化が生まれることは否定しないが、それだけでは人類文化の多様性は維持できない。専門家委員会には世界から尊敬される科学者も入っている。その人たちの意見が全く見えずに、「感染をおそれよ」というメッセージ以外出てこないのは、おそらく全てを役所が仕切ろうとしているからだろう。今こそ科学者は科学者としてもっと発言すべきだと思う。
「批判だけでは何も出ない」という声が聞こえるので、次はポストコロナを支える技術として私が期待している候補を解説することにした。乞うご期待。
2020年5月5日
当たり前のことだが妊娠は体の代謝を大きく変化させることから、女性には大きな負担を強いる。特に、インシュリン抵抗性が高まることから、妊娠を繰り返した女性は、糖尿病のリスクが高くなる。しかしうまくできたもので、授乳を続けることでこのリスクが軽減されることも知られている。
今日紹介する韓国のKAISTからの論文はこのメカニズムをマウスモデルを用いて解析した研究で４月２９日号のScience Translational Medicine に掲載された。タイトルは「Lactation improves pancreatic b cell mass and function through serotonin production （授乳は膵臓β細胞量と機能をセロトニン合成を通じて改善する）」だ。
まず出産後授乳で子供を育てた女性と、授乳しなかった女性を対象に、出産後２ヶ月、および３.６年でブドウ糖負荷試験などを行い、２ヶ月目ではほとんど差がないのに、３.６年目には大きく耐糖能が改善していること、そして様々な指標から、この改善は膵臓ベータのインシュリン分泌機能が改善したことによることを明らかにする。
ここまでが人間での研究で、あとはマウスを用いた研究を行い、
授乳によりβ細胞の量が増加し、インシュリン分泌能が上がる。 この効果は、プロラクチンによりセロトニンのβ細胞内合成誘導に起因する。 β細胞でのセロトニン合成を阻害すると、授乳の効果はなくなる。 セロトニンはインシュリン合成に伴い合成される活性酸素を直接賦活化することでβ細胞を守る。 と結論している。
拍子抜けするほど単純な話だが、これが本当だと、β細胞のセロトニン合成能力を誘導してβ細胞を守る可能性が生まれるように思う。実際実験では、アロキサンのようなβ細胞毒からセロトニンが細胞を守ることを示しているので、１型、２型ともにこのルートで病気を抑えられるか研究が進むことを期待する。
2020年5月4日
私たちの脳の多くの領域は視覚の処理に向けられている。パソコンに向かっている自分の脳を考えてみるだけでも、当然のことだと思う。いつも驚くのは、極めて大きなダイナミックレンジを持つ光の量を、的確に調節している点で、これが形の認識と同じ回路でできるわけはない。実際には、光の量を感じて瞳孔の調節を行い、視覚にとっての最適な光量を維持することが重要になる。このプロセスに、光を直接感じることができる網膜ガングリオン細胞が重要な役割を演じていることはこれまで何回かこのブログでも紹介してきた（例えば：https://aasj.jp/news/watch/7543 ）。
今日紹介する米国ノースウェスタン大学からの論文は光を感じるガングリオン細胞（RGC）に関する研究で、５月１日号のScienceに掲載された。タイトルは「A noncanonical inhibitory circuit dampens behavioral sensitivity to light （特別な抑制回路が光に対する行動の感受性を低下させている）」だ。
メラノプシンなど光を感じる粒子を持っているRGCは、光を感じて他の神経を活性化する興奮性神経として研究されてきた。ただ、視覚には必ず抑制性の回路が必要であることが知られており、RGCにも同じように抑制機能を持つ部分が存在するのではないかと着想し、調べたのがこの研究だ。
抑制性RGCを特定するために、GABA合成に関わる酵素Gad2陽性のRGCを、遺伝子操作を用いてラベルし、抑制性RGCが存在するのか？投射する脳領域はどこか？について検討し、間違いなく光を感じるRGCが存在し、像の認識には関わらない、上視覚交叉核を始めいくつかの領域に投射していることを確認している。
あとは、遺伝子操作法で特定した抑制性RGCが、本当にGABAを分泌して抑制神経としての機能を持っているのか、光遺伝学と脳のスライス培養を組み合わせて確認している。
その上で、最後に抑制性RGCでGABA合成を止めた時に、何が起こるかマウスの行動解析で調べている。
これまでの研究で、光を感じるRGCがなくなると概日周期への調節能が失われることがわかっていたが（https://aasj.jp/news/watch/8959 ）、抑制性のRGC機能が喪失しても周期自体は保たれる。また、暗い部屋での瞳孔拡大や、行動性などほとんど変化がない。
しかしよく調べると、１.５ルックスという弱い光の部屋では、行動性が低下し、また光が弱いのに瞳孔が散大しにくい。さらに、弱い光の中でも概日周期がシャープに維持されることもわかった。
以上が結果で、ネズミの話が私たちにも当てはまるかどうかはわからない。薄暗い中で必要なこの機能を私たちがどれほど維持できているのか、ぜひ知りたいと思った。
2020年5月3日
多くの医学雑誌は現在新型コロナウイルス感染論文で溢れかえっているが、もちろんこれ以外の面白い研究は今も発表し続けられている。この非常時の中にも維持される常態こそが科学の力になる。実際、研究が止まってもこの常態を維持することは可能だろう。大手メディアはコロナについての番組で埋め尽くされているし、SNSでも同じ状況だ。かく言う私も、コロナ関係の論文紹介は、SNSにもアナウンスすることにしているが、元科学者として常態の維持に協力することが重要で、自宅にこもる時期だからこそ、ゆっくり科学のトレンドを考えたいと思っている。
そんなとき、阪大の岡田真理子さんから頼まれていた講義が中止になったので、ぜひ正常な生活を維持してもらう意味で、内容を拡大して「Abiogenesis」と言うタイトルで、３８億年前に地球に生命が誕生する条件についての研究紹介を３回に分けて準備し、Youtubeで配信することにした（https://www.youtube.com/channel/UC1WeyfqdOM5GYCm7QObRpjQ/featured ）。本来は阪大の学生さん向けに準備したが、せっかくなのでオープンにしている。明日で最終回になるが、この機会に大学のカリキュラムとしては扱いが少なく、普通は考えないことを考えてみるきっかけにしてほしいと思う。またロックアウト中に、椛島さんに頼まれた皮膚科の講義も作ろうと思っているので、これも公開することにする。
と長い前置きになったが、今日紹介したいのは生命の誕生とは全く関係のない認知症の話で、APOE４の変異が認知症の原因になる一つの要素が脳血管関門が局所的に破壊されると言う面白い観察だ。タイトルは「APOE4 leads to blood–brain barrier dysfunction predicting cognitive decline （APOE4は脳血管関門お機能異常を誘導し認知機能の低下をきたす）」だ。
APOEには３種類のアイソフォームが存在し、それぞれのアイソフォームは様々な形でアルツハイマー病など認知症に関わっている。例えばクライストチャーチ型変異を持つAPOEによって、アミロイドがどれほど蓄積しても認知症状が出ない老人がいることを示した論文を以前紹介した（https://aasj.jp/news/watch/11677 ）。また、 APOEのε4変異はアルツハイマー病の原因遺伝子として知られている。
この研究ではε4のバリアントを持つAPOE（APOE４）とε3バリアント（APOE3）を持つ患者さんを集めて、造影剤を用いるDCE-MRIというMRI検査を用いて脳の血管機能、特に脳血管関門が壊れていないか調べている。
結果は、APOE4を持つ人だけ、不思議なことに海馬および海馬傍回と呼ばれる場所だけで、血管関門が壊れて造影剤の漏れが見られることを発見する。結果はこれだけだが、
この漏れの程度は、海馬や海馬傍回の萎縮を伴い、認知機能と相関する。 しかし、AβやTauなど他のアルツハイマー分子の蓄積との相関は全くない。 一方、関門破壊の指標となる脳脊髄液中のPDGFRβの量と相関する。 関門の破壊は血管周囲細胞のAPOE4シゲに下流に存在するサイクロフィリンA経路を介するMMP9の発現が主要な要因になっている。 人間のMRI検査から様々な可能性を探った、現象論的研究だが、APOE4による認知症は従来のアルツハイマー病とは異なる可能性を示唆しており、重要だ。さらになぜAPOE4が海馬や海馬傍回特異的に関門を破壊するのかなど重要な問題が生まれたと思う。
2020年5月2日
大阪大学：現代ゲノム講義が中止になったので、学生の方々には資料（https://aasj.jp/news/lifescience-current/10778 ）を読んでいただくことになりました。ただ、分かりにくい点も多いと思うので、Youtubeで解説していますが、今日も2時から第二回解説を行います。講義はオープンなので自由にご覧ください。
2020年5月2日
マスメディアレベルでは、新型コロナ肺炎という決まった単位があって、あとはどんな薬が効くかともかく視聴者に伝えて、視聴率を稼ぐことで十分だろう。しかし、医師や研究者にとっては、共通性と特殊性が混合した個別のケースを、最終的には大きな枠の中で全部説明できるメカニズムを探り、それを標的にした治療が必要になる。そういう目で毎日の論文を見ていると、不謹慎とは思うが、ジグソーパズルや謎解きゲームのような、面白いゲームに参加しているような気持ちになる。
そこで、今回も新型コロナウイルス肺炎の重症化について、論文をサーフしながら、頭の整理をしてみた。
さて、この病気が重症化する原因として、肺を中心に様々な微小血管内の血栓形成が指摘されてきた。実際、フィブリンの分解物であるD-ダイマーの血中濃度と、重症化との相関は、この可能性を強く示唆している。また、肺だけでなく、心臓や腎臓障害が頻発することもこれで説明可能だ。さらに皮膚症状として、川崎病のような血管炎症状を見ることも報告されている。とすると、以前紹介したようにウイルス敗血症のような全身性の血栓形成DICが起こるのではと危惧される。
これに対し、４月２４日にダブリン血管研究所からBritish Journal of Haematologyに発表された論文では、
確かに重症患者さんではD-Dimerの上昇をはじめとする血栓形成が起こっていることは間違いないが、白人に関して言えば（低分子ヘパリンは服用している）、プロトロンビン時間や血小板数に重症者、軽症者に差がなく、DICが重症化と関係する可能性はほとんどないと結論している。そして、肺の病理などを根拠に、局所的な微小血管内血栓が重症化の原因ではと推察している。
もともと血栓の起こりやすさには人種差があり、ひょっとしたらこれがアジア人で死亡者が少ない原因かもしれない。
では一体どのようなメカニズムで、局所血管の血栓ができるのか？これを考えるパズルのピースとして、D-ダイマーなどの血栓形成指標に加えて、１）好中球が上昇していること、２）肺の微小血管から肺胞腔まで好中球の浸潤とともにフィブリンの沈着が見られること、から導かれた一つの可能性が、Neutrophil Extracellular Trap（NET）という現象がcovid-19で発生しているのではないかという可能性だ。
そしてこの可能性は、ニューヨークのZucker School of MedicineとCold Spring Harbor研究所のグループがJournal of Experimental Medicineに発表した総説の中でいち早く指摘している。
ここでNETについて少し説明する必要があるだろう。好中球は様々な刺激で炎症局所に浸潤し、細菌を貪食したり炎症誘導因子を分泌したりして生体防御に関わるが、この細胞は最後の切り札として、核内からクロマチンごとDNAを細胞外に放出し、そこで血小板やフィブリンなどを捕捉する極めて特殊な死に方ができる。この細胞外に放出されたクロマチンを中心に炎症や血栓ができるのがNETで、ウイルス疾患や、サイトカインストームが起こるような条件で誘導され、持続する強い局所炎症の原因になることが知られている。
またCovid-19が問題になる前から、川崎病のような血管炎、あるいはARDSもNETとの相関が示唆されてきた。この意味で、なかなか魅力的な仮説で、少なくともCovid-19がらみの血栓に関する私の知識は、この仮説の中に十分収まると感じていた。
そして４月２４日、ミシガン大学のグループが重傷者では臨床的にNETが発生しているという論文をJCI Insightに発表した。
この研究では５０人の患者さんを、NETが発生していると仮説を立て、必要な検査を行っている。するとコントロールと比べ、NETを示すDNA、ミエロパーオキシダーゼとDNAの混合物、そしてシトルリン化されたヒストンの血中濃度が高まっていることを確認する。
そして、ベンチレーターを必要とした重症患者さんでは、血中のDNAやミエロパーオキシダーゼとDNAの混合物が有意に上昇していること、そして患者さんの血清を好中球の培養に添加するとNETを誘導できることを明らかにした。
結果はこれだけで、実際にままだまだNETが重症化のメカニズムだとするには証拠が断片的だと思うが、しかし肺病変はもとより、皮膚の血管炎、腎障害、心臓障害などを含め、covid-19の病態をかなり説明できる。
また、NETが発生することにより、IL-1βとIL-6の刺激回路ができて、NET局所の炎症が拡大することも知られており、重傷者がIL-6が高値を示し、これに対する抗体が症状を抑えることができる点も説明できる。
そして何よりも、NETを想定することで、新しい治療が可能になる。というのも、詳細は割愛するが（詳しいことを知りたい方は、例えばJCSに発表された総説を参照してください）、NETは他の細胞死と同じで、決まったプロセスを経て起こる。具体的には、ウイルスをはじめ様々な刺激で好中球が活性化されると、細胞骨格が分解した後、核膜が崩壊、その結果クロマチンごとDNAが放出されるが、この過程でヒストンのシトルリン化酵素や、エラスターゼなど多くの分子が関わっている。
それを標的にすることで、NETを抑え、サイトカインストームや血栓を抑える可能性がある。
これに基づいて、Journal of Experimental Medicineの総説では、いくつかの治療戦略を挙げているので最後に紹介する。括弧内に書き添えたのは、他の論文も参考にした個人的メモ）。
ヒストンのシトルリン化に関わるPAD4阻害剤（ただNETも多様で、Covid-19ではPAD4の関与は少ないとする報告もある）。 好中球のエラスターゼ阻害剤。我が国ではシベレスタットがARDSに持ちられてきたが、効果は低いことが報告されている（実際にCovid-19でも使用されており、効果は高くないことが示されている）。しかし、新世代のエラスターゼ阻害剤があり、きたいできる。 膜に穴を開けるGasdermin D阻害剤。 細胞外に放出されたDNAを分解するDNaseI阻害剤. 繊維性嚢胞症で吸入療法がすでに実用化されている。 NETはマクロファージを活性化してIL-1βを分泌させ、これによりさらにNETが拡大する。また、IL-1βはIL-6誘導にも関わる。従ってIL-6に対する治療とともに、すでに実用化されているIL−１β阻害抗体の効果は期待できる。 以上、NETを加えると、頭の中のパズルもかなり形が見えてきた。
2020年5月1日
急性脳障害で救命措置を施した後重要なのは、意識レベルを診断することで、特にいわゆる植物状態と最小意識状態を区別することだ。外界との相互作用がある程度取れているケースでは完全ではないが意識回復が可能だが、植物状態の場合、稀なケースを除いて回復は望めない。
診断には観察が重要だが、両者を見分けるのは簡単ではない。ところが、今日紹介するイスラエルワイズマン研究所からの論文は２種類の匂いを嗅がせて一回の吸入量を計るだけで、かなり正確に診断できることを示した研究で、４月２９日号のNatureに掲載された。タイトルは「Olfactory sniffing signals consciousness in unresponsive patients with brain injuries（匂いを嗅ぐ行動は脳障害の患者さんの意識状態を示している）」だ。
研究では、意識混濁で、植物状態と診断された患者さんと、最小意識状態と診断された患者さんにシャンプーの香料に使われるいい匂いと、魚が腐ったような不快な匂いを嗅がせたとき、嗅いだ後の呼吸吸引量が変化するかを調べるという極めて簡単な研究だ。
結果は明瞭で、最小意識状態と診断された患者さんでは良い匂い、悪い匂いとも吸引量が低下する。快、不快を問わずこの反応は見られることから、特に認識が行われているようには見えないので、反応的な感覚といえる。ところが、植物状態と診断された患者さんでは匂いを嗅がせても呼吸に何の変化もない。
この発見が研究の全てだ。私はもう現場については全く知らないが、確かに匂いを使う意識検査はあまりないように思う。患者さんを集めるのは大変だと思うが、特に脳波検査など近代的な検査を全く行わず２つの匂いを用意するだけで、Natureに掲載されるというのは羨ましい限りだろう。
それでも読み進むと、この重要性がよくわかってくる。このテストは平均値が重要ではない。最初最小意識状態だったのに、その後植物状態に落ち、また最小意識状態を経て完全に回復したケースで、それぞれの時期の意識状態診断はこのテストの診断と一致する。
また意識レベルも、強い匂いを嗅いだ後、匂いのない脱脂綿を嗅がせた時に見られる吸気量の変化を、匂いへの単純な反応ではなく匂いの認知を反映する指標とすると、ほとんどの最小意識状態の患者さんは匂いを認識できていることを明らかにしている。
そして、植物状態として診断された患者さんの中で、匂いに対する反応が見られたケースは、単純な反応だけでなく、認識に基づく反応も存在し、驚くことに全例が最小意識状態へと回復している。
これに勇気付けられ、脳損傷後すぐに匂いへの反応を調べ、長期経過との相関を調べると、匂い反応が残っていた患者さんんは８.３%が経過観察中に死亡した一方、匂い反応が見られなかった患者さんでは６３.２%が亡くなっている。すなわち、極めて簡便だが、予後と相関する検査ができたといえる。
専門ではないが、臨床的には重要な発見だと思う。ただ、著者らは意識という脳研究の大問題にもこの系は寄与すると考えている。すなわち、このテストを受けて完全に回復した人たちが、匂いを嗅いだことをどう覚えており、どのように表象しているのか、言われてみるとおもしろい。
