昆虫と細菌の不思議な共生

自然界においては色々な生物が非常に面白い共生関係を築いています。

私が出向していた研究所でも、シャコガイと微細藻との共生を研究していました。シャコガイは貝を開くと表面にびっしり微細藻が付着しており、すべての栄養を自分では取らずこの微細藻からもらって生きているという面白い生物でした。

ここでは昆虫と細菌の不思議な共生関係を紹介します。昆虫の中には、生命を維持するための極めて重要な役割を細菌が担っており、細菌を除去すると死んでしまうものも少なくないようです。

まず八重山諸島に分布するクロカタゾウムシですが、その特徴は体を覆う翅や脚などの外骨格が非常に厚く頑丈なことです。そのため鳥などが食べようとしても、硬すぎて消化できず捕食者に敬遠されています。

この硬い体をつくるのに、実は共生細菌が関わっており、細菌が働かないようにすると軟らかい体になってしまいます。このクロカタゾウムシは、単に「持って生まれたもの」と考えられてきましたが、実際は細菌の助けにより硬さを生み出してきたわけです。

最近研究が進んでいる昆虫としてカメムシがあります。カメムシの仲間は植物の葉や幹に産卵しますが、その周りをゼリー状の物質で覆っています。孵化してきた幼虫がこのゼリーを食べますので、栄養分を与えるものと考えられてきましたが、この中には細菌が入っており共生する細菌をこのように次世代につないでいることが分かりました。

この発見により、細菌を除いてしまったり、他の種類の細菌と交換するといったことが容易になり、カメムシの共生関係が詳しく分かってきました。

カメムシは腸内に盲腸のような構造が多数あって、その中に共生細菌を蓄えています。実験的にこの共生細菌の感染を妨げて無菌状態にすると、幼虫はほとんど成長せず死んでしまいます。また細菌の方も腸内でしか増殖できないものも多いようです。

こういった共生がいつごろ出来上がってきたかが、進化生物学における大きな謎だったようです。これがチャバネアオカメムシの研究で手掛かりが出てきました。

これは日本全土に生息しコンビニの灯に飛んでくるような一般的なカメムシです。このカメムシの日本全国の共生細菌を調べていったところ、すべて同じ菌が見つかりました。ところが南西諸島にはこの菌以外5種の細菌が見つかりました。

これはすべて本土のカメムシにも共生細菌として機能し、3種は腸外では生育できませんでした。しかし2種は腸外でも生息可能で、南西諸島の土壌中に生育していることが分かりました。そこで無菌状態にした幼虫をこの土壌中で飼育したところ、1種の菌が取り込まれ成虫まで育つことができました。新たな共生関係が樹立できたことになります。

つまり地球上では現在も新しい共生関係ができているところなのかもしれません。

中毒のない鎮痛剤を目指して

現在最も強い効果を示す鎮痛剤としては、モルヒネ、ヘロイン、フェンタニルといったいわゆるオピオイド系薬物が上げられます。

当然ですがこういったものは麻薬としても知られており、その依存症を含めた副作用が問題となっています。こういった麻薬性をなくして鎮痛効果だけを取り出すことができないかという取り組みが盛んに行われています。

ここではオピオイド受容体、すなわち体内で薬物に結びつくタンパク質に注目した研究を紹介します。

オピオイド受容体は、脳や末梢神経の細胞膜に存在しており、細胞の「門番の役割」を担っています。重要な効能である鎮痛作用をもたらす一方で、深刻で依存性が高く、命を奪いかねない副作用にもつながっています。アメリカでは、鎮痛剤として処方されるオピオイド系薬物の依存症が蔓延しており、中毒による2016年の死者数は5万人を超えているようです。

ノースカロライナ大学の研究チームは、オピオイド受容体が薬の分子と結合している状態の構造を初めて解明しました。これまでに知られているオピオイド受容体は、ミュー、デルタ、カッパ、ノシセプチンの4種類が知らており、ヘロイン、モルヒネなどのいわゆる麻薬類はミュー受容体に優先的に結合します。

またこのミュー受容体は、薬の鎮痛作用を促進する一方で、依存性が高く致死的な副作用の原因でもあるとされています。その点カッパ受容体は痛みを和らげる作用をもたらすものの、副作用は幻覚や不快感に留まっています。

このカッパ受容体にのみ作用する薬を作ることが求められているわけです。このような選択的活性化を偏向シグナリングと呼びますが、これを達成するためには受容体の構造を知ることが必須と考えられていました。

分子がカッパ受容体に結合すると、受容体は活性化して変形し、細胞内のシグナルのネットワークスイッチが入ります。この場合ある形状への変化は、鎮痛効果をもたらすシグナル回路を駆動し、別の形状への変化は幻覚などの副作用に関わる回路を駆動します。

この活性化した形状を知るためにモルヒネに似た合成分子と小さな一本鎖抗体を使って、タンパク質を活性状態のまま固定しました。これにより活性型の構造がわかり、これに基づいた研究が進むと考えられます。

しかしここから麻薬作用のない鎮痛剤にたどり着くまでは、非常に時間がかかると思われます。こういった受容体の構造から新薬を創生するという手法で、コンピュータを使った面白い例がありますので、後で紹介します。

今月2度目の定例麻雀

今月初めにやった定例麻雀は、1月ができなかった代わりということで昨日今月2回目の定例麻雀を行いました。

メンバーのＳＫさんの体調が心配されていたのですが、何とか問題なく開催できました。全員高齢者ですので、誰かがどこか悪くなるというのは常に起きることのようです。

今回はいつもの集合場所ではなく、雀荘を予約しておきそこに直接集まることにしました。私が25分前に行ったときには、もうＨ君とＳＨさんは来ており、すぐＳＫさんも来て順当に始まりました。

私の手はそれほど良くないのですが、比較的自摸がよく良い流れといえそうな感じでした。最初の半荘の南場で配牌に9種10牌の1,9字牌がありました。これだと流せるのですが、たまには国士無双をやってみることにしました。

当然変な捨て牌になるのですが、皆もあまり注目していないようで、かなり自摸もよくなんと7巡目で発待ちで国士無双を聴牌しました。発はＳＫさんから1枚出ているだけですので、これは上がれると期待していました。

10巡目ぐらいにそのＳＫさんがリーチをかけてきました。これでＳＫさんの当たり牌を持ってこないことを祈るだけですが、すぐに発を自摸上がりできました。久しぶりの役満でしたが、これで当然ダントツのトップとなりました。

その後も好調が続き、ひどい配牌だと思っていてもいつの間にかそれなりの手ができてしまうという、それほど良い手ができるわけではないのですが、順当に点数を伸ばすことができました。

それでも4巡目にタンピンドラ1という手を聴牌し、258竹の3面待ちでしたのでリーチをかけましたが、かなり勝負をしてくる割には出ないし自模れないまま流れてしまうということもありました。この辺りが麻雀の面白いところかもしれません。

ついている典型のような流れが5局目にありました。確かラス前ぐらいで、私は若干沈んでいる3位でしたので、2位を狙っていました。この私の風の北が暗刻になり、西と1ピンで聴牌しました。

西は1枚出ているだけですし私は2ピンと4ピンを切っていますので、リーチをかけた方が出やすいと思いリーチをかけました。するとしばらくして北を自模ったので暗槓したところ、1ピンがドラになってしまいました。

満貫になったのですが出ないだろうと思っていると、この1ピンを自模ったのです。しかも裏ドラも1ピンで、何もない手が倍満まで行ってしまいました。このような予想外のトップが来たりして、6半荘のうち4回トップを取ることができました。

3人が同じぐらい沈み、私の一人勝ちの久しぶりの大勝でした。めったにない役満も上がれて楽しい麻雀となりました。

命のロウソク「テロメア」を長持ちさせる健康術

ロウソクに例えられる人の寿命、体を形作る細胞の核の染色体の先端にある「テロメア」が命のロウソクの役割を果たしています。このテロメアを長持ちさせる健康術という記事が出ていました。

私はテロメアは基本的にＤＮＡの一部ですので、何かをやって長くするというのは不可能だと思っていますが、本当に長持ちさせることできれば老化を遅らせたりできるはずですので簡単に紹介します。

遺伝子の違いで寿命が変わることは通常ないと思われます。100歳まで生きた人と50歳で亡くなった人で、ガン、糖尿病、心臓病などの病気の原因遺伝子とされるものを比較した調査では、両者に明確な差は認められず、同じくらい病気の遺伝子を持っていたことになります。

つまりこの差は生活習慣に違いがあり、細胞を傷つけテロメアを短くしてしまう活性酸素の問題としています。そこで重要なのは、活性酸素を抑える働きのある抗酸化物質の摂取としています。

我々が生きるためのエネルギーは、2つのエンジンで生み出されているといいます。1つは「解糖エンジン」で地球上に植物が存在せず酸素もない時代に、細菌は糖を分解してエネルギーを作っていました。その頃から使われていた古いエンジンといえます。

もう一つが酸素を燃料にしてエネルギーを生み出す「ミトコンドリアエンジン」です。若いころは解糖エンジンがメインでミトコンドリアエンジンがサブとして働きますが、大体50歳を境にメインとサブが入れ替わるようです。ところがサブである解糖エンジンが活性化すると、メインが支障をきたし、取り込んだ酸素が活性酸素に変わり老化が進むと考えられています。

テロメアについては、生まれた直後は1万塩基対あるテロメアは、平均して1年に約50塩基対ずつ短くなり、死ぬときは5000塩基対程になるようです。

ここでは「葉酸」の重要性について述べています。葉酸はテロメアを含むＤＮＡの合成、修復、調整に不可欠な物質であり、テロメアを短くしてしまう有害なアミノ酸のホモシステインを抑制する効果があることが、近年の研究で分かってきました。

検査時に49歳でテロメア年齢63歳だった男性は、抗酸化力の強い緑黄色野菜を積極的にとり、日常的にウオーキングするなどの対策を施した結果、2年後の検査ではテロメア年齢が47歳と実年齢より下がったという例があるそうです。

以上のように抗酸化物質や葉酸の摂取、適度な運動と触れませんでしたが適切な睡眠をとれば、テロメアの短縮から免れるようです。

これはいわば普通の生活をすればよいというようなものですので、別にテロメアを持ち出すようなことでは無いような気もします。

認知症治療薬開発の「２つの壁」

認知症治療薬は各国で開発が進んでいますが、そこには２つの大きな壁があるとされています。

日本では2011年7月を最後に、アルツハイマー型認知症の新薬は登場していません。現在、この疾病の新薬開発の停滞は全世界共通の問題となっています。

アメリカ研究製薬工業協会が2016年7月に公表したアルツハイマー型認知症治療薬開発に関する報告書では、同協会会員の製薬企業が1998～2014年に臨床試験を行った新薬候補127成分のうち、規制当局から製造承認取得を得ることができたのはわずか4成分、確率にして3.1％にすぎません。

この4成分が世界初のアルツハイマー型認知症治療薬・アリセプトを含む、現在ある4種類の治療薬そのものです。

一般的に薬の開発では、ヒトでの臨床試験に入ったもののうちおよそ10％強が実用化されますが、これ自体かなり低いといえますが認知症に関してはその3分の1という超低確率となっています。

このアルツハイマー型認知症の新薬開発にはいくつかの大きな壁が立ちはだかっているのです。第1の壁として原因が完全には特定されていないことが上げられます。現時点ではアミロイドβやタウと呼ばれるタンパク質が脳内に異常蓄積し、神経細胞を死滅させると考えられていますが、明確なエビデンスは得られていません。

このタンパク質の蓄積が進むことは確かですが、根本原因は別にあり、タンパク質の蓄積はその結果併発的に起こっているという説もあるようです。実は原因が特定できなくとも、薬の効果を見ることができる明確な指標があれば、治療上は大きな問題とはならないとも言えます。

例えば本態性高血圧のように原因が分からなくても、服用した薬で血圧値が下がれば、効果があると判定できるわけです。

ところが認知症では明確な指標がなく、そもそも診断自体が患者の物忘れの状況など医師の問診に加えて、記憶テストや簡単な計算などで認知機能を測定する「認知症スケール」の合計点数で診断を下します。

治療薬の効果判定の一部も、この認知症スケールで評価しますので、数値基準で測れない以上曖昧さが含まれることは避けられません。つまりアルツハイマー型認知症の新薬開発は、正体のわからない相手に効果のわからない手段で立ち向かう、いわば手探りの戦いといえます。

もう一つがこの病気に特有の一定以上に症状が進むと効果が発揮できないという点にあります。つまり臨床試験を行うには軽症あるいはそれ以前の前駆期と呼ばれる患者が必要になるわけです。

ところが前駆期の患者は、自分自身も周囲も認知症であると気付いていないのです。そのため医師も製薬会社も、治療効果が出る臨床試験に適した人を見つけることが難しく、参加者が集まるまでに数年を要することがあるようです。

こういった壁を克服し、一刻も早い治療薬の開発が望まれます。