MECP2は性染色体上に存在する遺伝子で、機能低下が起こるとRett症候群、逆に遺伝子重複により機能が高まるとMECP2重複症（MDS）が起こる。いずれも遺伝子治療の研究が進んでいるが、Rett症候群の場合X染色体不活化という現象で、正常遺伝子と、機能不全遺伝子を持つ細胞がモザイク になっているので、変異遺伝子を狙い撃ちにする編集に近い方法の開発が必要かもしれない。

これに対して MDSの場合は、変異染色体だけなので、アンチセンスオリゴヌクレオチド（ASO）を用いて遺伝子発現量を低下させる治療が考えられる。この方法は現在他の病気に使われ成功しているし、すでにマウスモデルでこの方法が有効であることが確かめられている。

今日紹介するテキサスベイラー医大からの論文は、ヒト型の変異遺伝子を導入したMDSモデルを用いて、臨床に使うときの問題をより詳しく解析した前臨床研究で、ASO治療がグッと近くなったことを感じさてくれる。タイトルは「Antisense oligonucleotide therapy in a humanized mouse model of MECP2 duplication syndrome（ヒト化MECP2重複症モデルマウスでのアンチセンスオリゴヌクレオチド治療）」で、３月３日のScience Translational Medicineに掲載された。

いうまでもなくこの研究はRettやMDSの患者家族の会でも有名なZoghbiさんたちの研究で、MDSのASO治療に関しては２０１５年にマウスモデルを用いた研究を発表し、成長後の症状も改善することができることを示し期待を持たせた。しかし、それからすでに７年経過しており、どうなっているのか気を揉んでいた。

とはいえ、MECP2の機能は、クロマチン制御という極めて複雑な過程で、ASOで量を減らせばすぐに元に戻るという単純なものではない。おそらく慎重には慎重を期すという意味で、今回の研究ではまずヒトMECP2重複遺伝子をマウスの遺伝子と完全に置き換えたヒト化マウスを作成し、これを用いて治療実験を行なっている。あまり難しい話はすっ飛ばして、今回明らかになったことを箇条書きにまとめてみた。

• ヒトのMDS変異で置き換えたマウスモデルは、MDSで見られる様々な症状を再現できており、MECP2の過剰発現と、症状とを繋ぐ動物モデルとして利用できる。
• このマウスを用いると、実際の治療用に開発したASOを定量的に調べることが可能になる。この研究では、ASOの取り込みを上昇させ、分解されにくくした人工核酸を用いて２０merのアンチセンス核酸を合成し、これを脳室に投与している。しかも、より臨床的な条件に合わせて、一回投与の効果に限って調べている。
• マウスではあるが、ASO一回投与で、投与量に応じてMECP2発減量は、ほぼ全ての脳領域で低下する。従って、MECP2の発現量を正常化させることができる。
• 一回投与では、mRNAの量は１週間目から正常化するが、５週目ぐらいから元に戻り始め、１６週では完全に元に戻る。これに対しタンパク質量は遅れ、２週で正常化、これは５週間まで続く。
• 上の結果は、MECP2発現量の上昇によるクロマチン変化の正常化は、２週間ぐらいから始まると考えられるが、その影響を受ける遺伝子の発現量の正常化も同じように遅れて正常化し、しかも１６週間まで維持される遺伝子が多い。
• 症状の改善についてはさらに遅れ、記憶や学習能力の改善についてみると、５週間ではほとんど変化がないが、９週目には正常化している。また運動機能も正常化する。しかし、不安行動の改善は認められない。
• 血中のγインターフェロンmRNAが治療により正常化する。これは効果を調べるためのマーカーになるかもしれない。

結果は以上で、MDSの遺伝子治療が、ASO投与ですぐに変化が見られるという単純なものではなく、クロマチンの変化を通した複雑な過程であることを示している。従って慎重には慎重を期すべく、ヒト化マウスまで作成して研究を続けているようだ。そして、困難は必ず克服できるという希望も、結果を見るとよくわかる。

昨年紹介したように、MECP2の機能理解については大きな飛躍があったと個人的に感じている（https://aasj.jp/news/watch/13574）。その目で見れば、今回の治療実験結果も納得できる点が多く、実際の臨床へさらに近づいたと期待している。

核内でのゲノム各領域の相互作用を調べるテクノロジー（Hi-Cなど）によりtopology associating domain (TAD)を定義できることを知ったときは新鮮な驚きを感じたし、さらにこの方法で定義されたTADの領域を理解することで、複雑な指の発生異常の一端を理解できることに大いに感動したドイツ・マックスプランク研究所の論文を、以前わざわざ自分の誕生日に、この欄で珍しく図入りで紹介した（https://aasj.jp/news/watch/3533）。

あれから６年近くが経過し、すでに当たり前の話なので、最近TADに関する論文を紹介する機会は減ったが、例えば抗体遺伝子の再構成など様々な研究に登場するようになってきている（https://aasj.jp/news/watch/4319）。

今日紹介するフランス・トゥールーズ大学からの論文は、DNA二重鎖がなんらかのきっかけで切断された時に誘導される修復現象が、TADとの関係で調べることで、より明快に理解できることを示した研究で２月２５日号Natureに掲載された。タイトルは「Loop extrusion as a mechanism for formation of DNA damage repair foci（ループ形成はDNA修復点形成のメカニズム）」だ。

細胞をX線照射すると二重鎖が切断され、修復機構が誘導される。この修復が何カ所で起こっているのかを細胞学的にカウントすることができるが、これは修復点の前後のヒストン（H２A）がリン酸化されるため、これに対する抗体で細胞を染めると、リン酸化されたヒストンが正確に修復点を指し示すからだ。

この研究ではまず、このH2Aリン酸化や、他の修復に伴うヒストン修復の分布が、切断部位から次のTAD境界まで広がっていることを確認している。すなわち、修復プロセスはTAD境界の中で起こる。

この結果から、TAD形成の基本分子であるコヒーシンやTCFと二重鎖切断部位にリクルートされる修復複合体の関係をCHIP法やHi-Cなどで詳しく検討し、最終的に以下のモデルに到達する。

コヒーシンを起点にDNAはATP依存的にループを形成することが知られているが、DNAの切断が起こるとそこにリクルートされた修復複合体が、切断部位の両側にコヒーシンを集め結合することで、コヒーシンを切断部位に固定すると同時にリン酸化し、これをきっかけにしてDNAのループが次のTAD境界まで形成され、この過程でループのH2Aが修復複合体のATMによりリン酸化される。おそらく、リン酸化されたH2Aにより修復範囲がTADに限定されるとともに、領域内のDNAの相互作用が高まることで、結合する相手（end-joining, homologous joiningとも）を見つけ、迅速に修復が進む。

久しぶりにTADに取り組んだ論文を紹介したが、TADから見ることが今もいかに重要かがよくわかった。

Covid-19に対するワクチンについての治験結果を見ていると、CoV-2に対する抗体を誘導して、一定期間私たちに完全な自由を与えてくれることはよく理解できる。すなわち、接種を受ければ、症状を伴うCovid-19にかかる心配はまずない。

ただ、ワクチンを受けた人が、他の人に感染させないという保証があるか？言い換えると無症状の感染者になる可能性はないのか？というと、心配な点がいくつかある。

まず、無症状感染について調べたアストラゼネカのワクチンでは、症状を抑える効果と比べると、効果がかなり落ちることが示されている。すなわち、肺炎などは起こらないが、鼻感染は防げない可能性がある。

幸い、ついこの前ケンブリッジ大学から発表されたファイザーワクチンについての論文では、PCR陽性になる確率も4−８倍低下するので、安心できそうだが、最終的にはイギリスで始まった感染実験が答えてくれるだろう。

だとしても、もう一つ気になるデータがある。それは以前紹介した１００日以上ウイルスを排出し続けた７１歳で白血病で治療中の無症状感染者の女性の報告だ（https://aasj.jp/news/watch/14412）。この患者さんは２回に分けて回復者の血清療法が行われているが、それ以降２０日にわたって鼻粘膜PCRは陽性のまま続いている。

また、以前紹介したようにエール大学の岩崎さんたちは、血中に抗体が存在しても局所（この研究の場合膣）に移行するわけではないことも示している（https://aasj.jp/news/watch/10382）。

これらを総合すると、ワクチン接種後はCovid-19感染による恐怖からは解放されるが、他人への迷惑という点では、感染実験が終わるまではまだ無罪放免とはいかないことがわかる。

前置きが長くなったが、今日紹介する香港大学からの論文は、少なくとも動物実験では、ワクチン接種でも無罪放免とはいかないことを示す研究で、２月２５日Cell Host & Microbeにオンライン掲載された。タイトルは「Robust SARS-CoV-2 Infection in Nasal Turbinates after Treatment with Systemic Neutralizing Antibodies（中和抗体が血中に存在しても鼻甲介では安定的なSARS-CoV2感染が見られる）」だ。

研究は簡単で、ヒト由来モノクローナル抗体の開発途中で、モルモットを用いて抗体の効果を確かめたところ、前もって抗体投与することで肺炎発症は防げるにもかかわらず、鼻甲介粘膜細胞ではウイルス由来Nタンパク質が発現し続け、ウイルス感染が続いていたことが示されている。この原因を確かめるため、鼻汁中和抗体について調べ、ほとんど存在していないことも確認している。

以上が結果の全てで、力作というには程遠いが、ワクチン接種が進む今、ワクチン接種で病気発症の心配はなくなっても、感染を広げるスプレッダーとしての役割があるかもしれないことを一応警告として留意する必要があるとして採択されたのだろうと思う。

ヒト抗体をモルモットで確かめる実験が、そのままヒトに当てはまるわけではないが、アストラゼネカワクチンの治験結果をサポートする。一方、２月２４日にケンブリッジ大学から発表された、ファイザーワクチンが感染を防ぐという論文は明らかにこの結果と異なる。これがワクチンの種類による違いなら、本当の意味での開放のためにはファイザーワクチンということになるが、結論は早い。

今回利用されるワクチンは、筋肉注射という点で一致していても、あまり報道されない様々な違いが存在する。その意味で、ワクチン接種者についての感染実験を通して、無症状感染が防げるのかどうか、それぞれのワクチンについて再検討することは急務だと思う。これが明らかになれば、マスクからも解放されるかどうかもわかるだろう。

動脈硬化症を血管の炎症として捉えることを提唱したのはPeter Libbyだったと思うが、これがきっかけになって、糖尿病、肥満まから老化まで、炎症という枠組みで捉え直すことが進み、インフラマゾーム概念の確立の結果、最終的に細胞死と、IL１βなどのサイトカインの放出という炎症の仕組みは、血液以外の多くの組織細胞に広がることになった。

これが頭に入ってしまうと、何が起こっても炎症で説明できるようになった。高齢になると、血液だけでなく、様々な組織細胞で増殖性が少し高まったクローン増殖が見られることが知られているが、検出のしやすさから圧倒的に血液で研究が進み、クローン性造血（CH）がDNA メチル化やヒストン修飾因子の変異が高頻度で見られることも明らかになっている。

これまで、CHが動脈硬化の人でより高頻度に見られることが知られているが、これがCHによる血液側の炎症に起因するのか、逆に動脈硬化という炎症に起因してCHが起こるのかが議論されていた。

今日紹介するハーバード大学からの論文は動脈硬化という全身の炎症が造血自体を高めることでCHが起こることを理論と簡単な実験で示した研究で、正直よくCellに採択されたなという印象だが、炎症と造血という点では面白いので紹介することにした。タイトルは「Increased stem cell proliferation in atherosclerosis accelerates clonal hematopoiesis　（動脈硬化による血液幹細胞の増殖上昇によりクローン化造血が促進される）：だ。

動脈硬化により、造血が上昇して、CHが現れやすくなるというのがこの研究のメッセージだが、動脈硬化を慢性炎症として捉えると、あまり新鮮な気はしない。ただ、Apoe欠損動脈硬化モデルマウスを用いて血液肝細胞増殖の動態を調べ、造血幹細胞が上昇し、さらにBrdUの取り込みが上昇していることを示したデータは私には新鮮だ。

さらに、骨髄穿刺で採取した細胞を、正常人と動脈硬化の患者さんで比べ、動脈硬化があると、造血幹細胞の中のKi67増殖細胞が２倍近く高まっていることを示している。

残念ながら動脈硬化と造血上昇の間を繋ぐ分子メカニズムについては全く解析できておらず、あとは血液幹細胞の増殖動態と、CHの関係を検討して、

• 動脈硬化の患者さんでは、従来知られているドライバー変異ではない、装飾には中立と考えられる変異を持ったクローンの比率が高まっており、造血自体が動脈硬化で上昇している。
• Tet2ノックアウトによりCHが起こりやすくなった細胞を移植する実験で、動脈硬化マウスでは増殖速度が高まる。
• 同じような効果は、動脈硬化だけでなく、睡眠を持続的に中断させることでも起こる。

などを示しているが、同じことの繰り返しで、あまり意味がないように思う。

繰り返すが、よくCellに採択されたなと驚くが、動脈硬化のみならず、炎症ストレスの恐ろしさを示す意味では考えさせられた。

この年まで、恐竜に興味を持ったことはほとんどない。実際恐竜の名前となるとTrex以外ほとんど出てこないし、自然史博物館に行っても、「ほー」と眺めながら素通りになる。しかし、今日紹介するニューメキシコ大学からの論文を読んで、化石しか手がかりがなくても、生態学といっていいレベルのデータ蓄積が進んでいることを知って感心した。タイトルは「The influence of juvenile dinosaurs on community structure and diversity（幼若期の恐竜が恐竜社会の構造と多様性に影響を及ぼす）」で、２月２６日号のScienceに掲載された。

ここからはど素人の立場で解説してみよう。

なんと世界には４０４０万以上の分類群のデータが集まる古生物データベースがある。これを活用すれば、恐竜の謎についても科学的解析が可能だ。子供に人気の恐竜にはいくつかの謎がある。例えば、草食恐竜に比べると、肉食恐竜はなぜ種が多様なのかは有名な謎だが、もう一つ研究者が議論してきた謎の一つが、恐竜のサイズが小さい恐竜と大きな恐竜に２分して、中間がいないという謎だ。

これにチャレンジしたのがアリゾナ大学のグループで、同じ時代に存在した恐竜のサイズの全世界レベルの分布と、生態調査が進む各地域での分布を比べてみた。すると、草食恐竜では世界的分布と地域の分布でそれほど差はなかったのに、肉食恐竜になると、限られた地域で見ると、世界的傾向を遥かに超える大きい恐竜、小さい恐竜の２極化がはっきりとして、１００kgから１０００kgの大きさの恐竜がほとんど存在しない。

この傾向は、ジュラ紀から白亜紀に進むとますますはっきりしてくる。この原因の一つは当然餌としての草食恐竜の生態にあるが、おそらく草食恐竜が子供も交えた集団で移住する習性は中型恐竜のプレッシャーになった可能性は大きい。その結果、ジュラ紀には雑食恐竜や、魚を食べる恐竜が進化している。

これに加えて、アリゾナ大学のグループが提案したのが、白亜紀に入ってTrex型の大型恐竜が栄え始めると、大型恐竜の子供が、中型恐竜の餌を奪ったため、それぞれの地域から中型恐竜が駆逐されたのではないかという仮説だ。もう少し説明すると、Trexは卵から孵化した直後は極めて小さいサイズで、そこから１６ー１９年で巨大恐竜へと成長するため、徐々に淘汰されるとはいえ、幼若期の恐竜自体が、中型恐竜として成体とは異なる餌を捕食することで、中型恐竜を駆逐したと言う話だ。

この可能性を示すため、やはりデータベースで白亜紀の肉食恐竜の成熟前のボディーマスを計算し、白亜紀肉食恐竜では生体に対して、ほとんど６０％以上のボディーマスを占めることを示している。

ともすると古生物学では、成体を基盤に生態系を考えてしまうが、実際には子供も含めて生態系を考えることが重要であることを教えてくれた。全く恐竜ど素人にも面白い論文で、恐竜ファンの子供には是非伝えたい。

Covid-19の重症化に深く血栓がかかわり、この原因がSLEの様に白血球の特殊な細胞死NETosisや自己抗体が関わることが示唆されている。その意味で、SLEの病態を理解することは、Covid-19理解にも重要だと思うが、ではSLEの病態がどこまで解明されているのかと考えると、まだまだ不明な点が多い。

今日紹介するケベック大学からの論文は血小板がFcγRIIA受容体を介して、SLEの病態に深く関わる可能性を示し、SLE研究の盲点をついた研究で２月１７日号のScience Translational Medicineに掲載された。タイトルは「Platelets release mitochondrial antigens in systemic lupus erythematosus　（SLEで見られる血小板により分泌されるミトコンドリア抗原）」だ。

この研究は、SLEのシンボルマーク、抗核抗体や抗DNA抗体ができる過程に関わるDNAは本当に核内DNAだろうかと言う素朴な疑問に発している。DNAはミトコンドリアにも存在し、事実NETosisが起こるときにはミトコンドリアDNAも細胞外に吐き出される。さらに、白血球よりはるかに多い数の血小板も４個前後のミトコンドリアを持っている。これらの考察に基づき、この研究では最初からSLEの病態に血小板とそれ由来ミトコンドリアDNA がど関与しているかに絞って研究を行なっている。要するに、血小板は重要であると言う結論だが、そのために少しごちゃごちゃと実験が行われわかりにくいので、結論だけを要約すると以下の様になる。

• 血小板に自己抗体と自己抗原（DNAなど）が結合した抗原抗体複合体が作用するとFcγRIIAを介してシグナルが入り、ミトコンドリアとともにミトコンドリアDNA(mtDNA)決勝番外に遊離される。
• SLEでは病状に関わらず血小板が常に活性化された状態にあり、免疫複合体によりすぐにmtDNAが遊離される。
• mtDNAはNETosisにより遊離される核内DNAと異なり、そのままでは拡散分解酵素の作用を受けない。
• マウスはFcγRIIAを持たないので、ヒトFcγRIIA遺伝子を導入したトランスジェニックマウスでSLEを誘導すると、FcγRIIAを導入したマウスで腎臓への血小板のトラップが起こり、マウスの寿命も短くなる。すなわち、活性化された血小板が免疫複合体が沈着する局所に集まり、そこでミトコンドリアが遊離することで、mtDNAが供給され、病態を進行させる。

以上が主な結果で、結論としては、いったん自己免疫状態が発症して免疫複合体が形成されると、その作用で血小板からミトコンドリアが遊離され、ミトコンドリア自体、そしてSLEの場合mtDNA を供給することで、局所だけでなく全身の病態を進行させると言う考えだ。

すなわち、自己免疫の最初のトリガーがかかると、血小板は病気を進行させる危険な細胞へと変身することを示した研究だが、この変身はFcγRIIAを阻害することで完全に抑えられることになる。今後、FcγRIIAをSLEの新しい治療標的として利用する過程でこの仮説の妥当性が確かめられると思うが、同じ様なメカニズムが働いていそうな重症化Covid-19にも試してみる価値はある様に思う。

現在Covid-19に対する我々の武器は、ワクチンや抗体治療に集約されている感があるが、これまで紹介してきた様に新型コロナウイルス（Cov2）の細胞内での増殖過程とそれに関わるウイルス側、ホスト側の分子が明らかになるに従い、様々な過程を標的とする薬剤の開発が進みつつある。個人的には、ウイルスタンパク質の活性化に必須のプロテアーゼに対する阻害剤、特にコロナウイルス特異t的な阻害剤が開発されることを期待するが、臨床目処がついているのは、まだ他のRNAウイルスのプロテアーゼ阻害薬の使い回しの様だ。

一方、ウイルスタンパクやウイルスRNAと相互作用するホスト側タンパク質も解析が進んでおり、これについては、特効薬というほどではないが、いくつかの既存薬が、その作用メカニズムと共にリストされている。既に臨床に使われていることから、現在の標準治療に加える形で、着々と知見を進めることが重要だ。

今日紹介するマウントサイナイ医大から、２月２６日号のScienceに発表された論文も、現在発表が増えつつある抗ウイルス薬研究の一つなのだが、なぜわざわざ今の時点でScienceに掲載されるのかという疑問と共に、ひょっとしたら治療薬として効果が証明されつつあり、エディターが選んだのではないかと期待を抱かせる前臨床研究だ。タイトルは「Plitidepsin has potent preclinical efficacy against SARS-CoV-2 by targeting the host protein eEF1A（ヒトeEF1Aを標的とするPlitidepsinは前臨床試験ではSARS-CoV-2に対して高い効果を示す）」だ。

以前にも紹介したが、このグループはウイルスタンパク質と結合するホストタンパク質を網羅的に解析し、ウイルスが必要とするホスト側の分子を抑制する抗ウイルス剤の開発を試みていた。その中で、ウイルスの複製に関わるNsp9とタンパク質翻訳に関わるエロンゲーションファクターと結合することを発見、元々骨髄腫などの治療目的で開発されていたeEF1A阻害剤に着目し、最終的にPlitidepsinがウイルスの増殖を抑制することを見出していた。

Plitidepsinに関しては既に第I/II相の治験はcompleteとなっているので、Cov２に対する効果も含めてかなり情報が集まっているはずだ。実際、そのことは論文に書かれており、また実験に使う量の安全性についてもこの治験結果をもとに議論している。そんな中で、純粋に培養細胞とマウスを用いた前臨床研究結果がScienceに発表されたということは、第III相に進めるよほどいいデータを持っていて、慌てて基礎データを発表してきたのかと勘ぐってしまう。

示された結果は、

• ウイルス感染した細胞でのウイルス増殖を、既に安全が確認されている量のPlitidepsinで抑制することができる。
• eEF1Aの変異体を用いた抑制実験から、PlitidepsinはeEF1Aに直接結合しウイルスの増殖を抑制する。
• メカニズムとしては、ウイルスがNタンパク質を合成する際、ゲノムの一部を複製して、そこからもう一度短いプラス鎖のRNAを作り、それを翻訳するが、翻訳を抑制することで、このマイナス鎖の短いRNAの合成が抑え荒れることでウイルスの増殖が阻害されることによる。
• マウスを用いる感染実験で、現在使われているRemdesivirを遥かに凌駕する治療効果がある。

とまとめられるが、この様な研究は多く発表されているので、これぐらいならScienceにはいくらCovid-19論文でも採択されないと思う。おそらく、治験の結果がかなり有望で、新しい治療薬として、remdesivirと共に利用可能であるという情報が回っている結果、Scienceに採択されたのではないだろうか。特にHost側の遺伝子を抑制する方法は、コロナウイルス一般に有効で、現在問題になっている変異ウイルスについても利用できる。そう勘繰ると、すぐに大々的に報道される様な予感がする。

腸内細菌叢について、３人の医師とともに行うzoom勉強会の２回目を３月１日夜７時から予定しており、いつものジャーナルクラブとしてYoutubeでも配信予定で（https://www.youtube.com/watch?v=Ht9FD38lS74 ）、最近紹介した細菌叢に関する論文を再度取り上げて読み直しながら、その背景にある科学について議論するつもりだ。もしzoom に直接参加したい方がおられたら、アカウントをお送りする。ただ、内容は少し専門的になる。とはいえ、テレビコマーシャルでお馴染みの「免疫力」「善玉菌・悪玉菌」といった、わかりやすくするために作られた言葉が撒き散らす間違った概念を専門家として正していくことは重要だと思い、勉強会を企画している。

今回は細菌叢の発達について考える予定で、論文は既に用意しているが、新たに加えたいと思う完全ではないにせよチャレンジ精神がよくわかる論文が、ハーバード大学とマンチェスター大学から２月２４日、Natureにオンライン出版された。タイトルは「Multi-kingdom ecological drivers of microbiota assembly in preterm infants（早産児の腸内細菌叢の集合を決める複数の界からなる生態系ドライバ）」だ。

腸内細菌叢の複雑性は、もともと何千もの細菌種が存在するというだけでなく、それがホスト側の因子と、毎日変化する環境変化の影響を受けていることで、ある時間を切り取ったとして、よほどのことがない限りその意味を理解できないことだ。

この研究では、従来の細菌叢測定に定量的要素が欠如していること、そして細菌種の比率だけで議論が行われていることの問題を改めるため、彼らがMulti-Kingdom Spike Sequencingと名付けた、サンプルに定量化されたバクテリア、古細菌、カビを加えて細菌叢ゲノムを調べることで、加えたレファレンスの量を指標に、各種細菌の種類だけでなく、量までも同時に定量できる方法を開発し、これまで比率だけを問題にした細菌叢研究の問題点を明らかにしようとしている。

原理的にもなぜこのような定量性のある方法が普及しなかったのか不思議なぐらいだが、結果は明確で、これまで比率だけで判断されていた結果が、絶対数から測定した場合と大きな乖離があり、いかに問題があるかを明らかにしている。

また、生後１ヶ月ぐらいは、カンディダなどの真菌類も細菌叢の成長に重要な要素になることを示している。

この方法で細菌叢の発達に関わる様々な要素を分析すると、一番大きいのは最初にどの菌が優勢であったかで、次に時間、そして食物摂取が来ることがわかる。

細菌叢の発達が遅れるとされている帝王切開で生まれた子供の腸でも、細菌の消長が繰り返され、個人差は大きいが、経膣出産時と比べたとき、決定的な違いが見つかるというわけではないこともよくわかった。

この研究では、それぞれの細菌種（大きな括りなので生物学的には界と呼ばれるレベル）間の相互作用を、得られた結果から推定し、例えばstaphylococcusはKlebsiellaの増殖を高め、逆にKlebusielaはStaphylococcusを抑えるなどの関係も導き出している。そして、それぞれの関係が本当かどうか、マウスにそれぞれの菌を組み合わせて移植して、相関関係を確認している。すなわち、将来最初の組み合わせが絶対数と共に測定できれば、かなり細菌叢の発達や、それを助けるための介入法が予測できるという話になる。

以上が結果で、高々４−５種類の関係で本当に細菌叢を理解できるかについては問題があると思うが、それでも現象論に埋もれてあがいている細菌叢研究を、より科学的にしようとする強い意志が感じられる研究だと思う。次回のジャーナルクラブにはぜひ取り上げる。

一般的なアトピー性皮膚炎に関しては、アレルギー性の炎症であることはわかっていても、その原因を完全に特定することが難しいのが普通だ。ただ、患者さんの多くで皮膚に黄色ブドウ球菌の増殖が見られることから、これが炎症を高める重要なファクターになっているのではと考えられている。したがって、緑膿菌を皮膚から除けば症状は改善すると期待されるが、これがまた難しい。

今日紹介するカリフォルニア大学サンディエゴ校皮膚科からの論文は、黄色ブドウ球菌の増殖と炎症性物質の生産を抑えるために、常在のブドウ球菌を用いる可能性を追求した臨床試験を含む研究で２月２２日Nature Medicineにオンライン発表された。タイトルは「Development of a human skin commensal microbe for bacteriotherapy of atopic dermatitis and use in a phase 1 randomized clinical trial（アトピー性皮膚炎の細菌治療に利用できる皮膚常在菌の開発と第１相無作為化臨床治験）」だ。

研究では健康人皮膚常在菌の中に試験管内での黄色ブドウ球菌（SA）の増殖を抑制する細菌がないかスクリーニングし、最終的に同じブドウ球菌、S.hominisの系統（ShA９）にたどり着く。

次にShA9が実際の皮膚でSAによる炎症を抑えるか調べると、ShA9は抗菌物質を分泌してSAを殺すだけでなく、クオラムセンシング機構に働きかけて、SAによる炎症物質の分泌を抑え、皮膚の炎症を抑えることができることを明らかにする。

細菌学的な検討から、ShA9による殺菌効果に抵抗性のSAは存在しても、クオラムセンシングを抑える機能に抵抗性のSAは現在のところ認められないことから、SAによるアトピー皮膚炎の炎症促進効果を断ち切ることは期待できる。

以上の検討に立って、この研究ではSA陽性のアトピー性皮膚炎患者さんをリクルートし、ShA９塗布の安全性を確かめるとともに、ShA９を塗布することでSAを正常の細菌叢に置き換え、皮膚の炎症が治るかを調べている。目的としては第１/２相と言っていいように思える。

もともと皮膚炎が存在するので、コントロールの塗布液でもいろんな症状を訴えるようで、自己申告制の有害事象についてはShA９塗布群より、コントロール群の方が報告率が高い。いずれにせよ、短期間の治験では重大な問題は起こらなかった。

効果だが、まず塗布したShA9の抗菌分子RNAは治療中維持される。不思議なことに、常在細菌のコロニー数が塗布すると上昇している。これと呼応して、SAが分泌する毒素の発現は塗布により強く抑制される。一方皮膚症状については、一定程度の改善が認められているが、短い期間であること、またアトピーを示す病巣の一部だけが対象になっていることから、これはあくまでも参考資料と言っていい。

これを補完するため、マウス実験でSAの毒素を抑制することで炎症が低下し、また常在細菌叢が正常化することが示されているが、これが人間で起こっているかどうかさらに検討が必要になるだろう。

今まで多くの論文を読んできたが、一つの細菌で、黄色ブドウ球菌を抑えて、常在菌を再構築できることを明確に示した研究には出会ったことがなかった。その意味で、この研究は細菌を持って細菌を制するという戦略が可能であることを示す重要な貢献だと思う。また、SAは鼻や皮膚の感染症を起こすこともあることから、ここでも活躍できるかもしれない。

一つだけ気がかりなのはS.hominisは体臭成分の一つだと思うので、気にならないかどうかだが、そんなことはとっくの昔に計算済みだと思う。

生きている動物の脳内のシナプス形態変化を１ヶ月という長期間記録し続ける技術については２０１５年紹介したことがあるが（https://aasj.jp/news/watch/3680）、スパインと呼ばれる樹状突起のシナプスが、出たり入ったりするとともに、形態も変化するのを見ると、この変化が自分の脳でも起こっているのかと感慨にふける。

今日紹介するコロンビア大学からの論文は、同じ技術を使って、長時間の麻酔を行ったあとのシナプス変化を調べた研究で２月１０日米国アカデミー紀要に掲載された。タイトルは「Prolonged anesthesia alters brain synaptic architecture（長時間の麻酔は脳のシナプス構築を変化させる）」だ。

高解像度の蛍光顕微鏡で一本一本の神経突起を８日間観察し続けることは大変な実験だが、あとは一般に行われるisoflurane吸入麻酔をほぼ１日近く続け、その前後で同じシナプスを観察する、実験自体は単純な研究だ。これと並行して、簡単な行動解析も行っている。増井期間中は、呼吸、心肺機能は正常に保ち、病理学的障害が脳に生じないようにしている。

要するに長期間昏睡状態に置かれたとき、脳回路はどう変化するかが問題になっている。まず、麻酔による大きな身体的変化や行動変化も起こらない。ただ、最初経験した物体が新しいもので置き換えられた時に費やす時間差が消失することから、作業記憶が障害されている可能性が示唆される。

さて肝心のシナプス変化だが、この研究では観察しやすい感覚領域を用いて調べている。軸索と結合しているスパインは日々消長を繰り返しているが、面白いことに麻酔中はシナプスが増える方向に変化し、こうして形成されたスパインはその後３日ぐらい安定に維持される。麻酔というと脳の働きを抑えると思うので、スパイン形成が高まるというのは不思議に感じるが、冷静に考えてみると、生まれてからシナプスの選定が刺激依存的に起こると考えると、刺激が停止した状態では十分あり得るかと思う。ただ、麻酔から覚めた後は、今度はスパインが消失する率が高まるので、最終的に元に戻るという話になっている。

結果はこれだけで、タイトルをみて、麻酔には問題があるのかと構えて読んだが、あまり気にしないでいいというのが個人的印象だ。しかし、成熟した脳でも刺激がないと、スパイン形成方向に偏ることは、刺激依存的シナプス剪定は、大人になっても続いていることがよくわかった。

ケタミンについてはそれ自身が持つ代謝リプログラム経路がわかってきたが（https://aasj.jp/news/watch/14546）、isoflurane自体の効果も含めて、生化学的研究結果を知りたい。