2014年9月18日

鎮静剤は不要：
科学者は、脳で新しい『睡眠ノード』を発見する
No sedative necessary:
Scientists discover new 'sleep node' in the brain



脳の半分の睡眠を促進する活性は、脳幹内にあるparafacial zone（PZ）から生じる。脳幹は生存に必要な基本的な機能（例えば呼吸、血圧、心拍数、体温）を調節するための脳の原始的な部分である。

ハーバード医学部とバッファロー大学の研究者は、PZにおいて神経伝達物質のγ-アミノ酪酸（GABA）を作る特定のタイプのニューロンが熟睡の原因となることを発見した。



彼らは正確にこれらのニューロンを遠隔制御するための革新的なツールを使用した。このツールは、実質的に自由にニューロンをオン／オフする能力を与える。

「これらのツールが開発される以前、我々は脳の領域を活性化するために『電気刺激』をしばしば使用してきた。問題は、電極が周囲のすべての領域を促進するということである。」



「実験のために必要とされる精度を得るため、我々はPZのGABAニューロンでだけ『デザイナー』受容体を発現するようにウイルスを導入した」、ハーバードのパトリック・フラー助教授は説明する。

「我々がPZでGABAニューロンをオンにすると、動物は急速に熟睡を始めた。鎮静剤や睡眠補助剤を用いずに。」


これらのニューロンがどのようにして睡眠と覚醒を促進する他の脳の領域と相互作用するかはまだ研究の余地はあるが、しかし最終的に、これらの発見は不眠症を含めた睡眠障害を治療する薬剤ならびに今よりも安全な麻酔薬の開発につながる可能性がある、と研究者は言う。

学術誌参照：
1.GABA作働性parafacial zoneは、延髄（medullary）で徐波睡眠（slow wave sleep）を促進する中心である。

Nature Neuroscience、2014;

http://www.sciencedaily.com/releases/2014/09/140918162313.htm



<コメント>
脳幹の延髄（medulla）に存在するparafacial zone（PZ）が、徐波睡眠（ノンレム睡眠）を促進するという記事です。

parafacial zoneは、脳幹の橋（pons）にある傍小脳脚核/結合腕傍核（parabrachial nucleus; PBN）に面した領域のようです。

PZのGABA作動性ニューロンが活性化すると、PBNのグルタミン酸作動性ニューロンを通じて、皮質に広く投射している大細胞性基底前脳核群（magnocellular basal forebrain; BFmc）を抑制して、結果として徐波睡眠（slow waves sleep; SWS）とデルタ波が生じるとあります。


視床下部の視索前野（preoptic area; POA）、特に腹外側視索前野（ventrolateral preoptic nucleus; VLPO）も、ノンレム睡眠に関与するとされています。

以前、睡眠の障害はVLPOに存在するガラニン作動性（galaninergic）の抑制性ニューロンの数と関連するという記事がありました。

http://blog.goo.ne.jp/news-t/e/9106e9dd92a4df5d40c0f0fb7a1d8e09

2014年9月21日

誘導された進化：
生体工学によって作られたおとりタンパク質は、癌が拡散するのを止める
Directed evolution:
Bioengineered decoy protein may stop cancer from spreading



スタンフォード大学の研究者たちは、腫瘍が最初の場所から逃げ出して血流中を移動し、別の場所で悪性の腫瘍を生じる「転移」プロセスを破綻させる治療法を開発した。

「癌に屈する患者の大多数は、疾患の転移性形態の餌食になる」、スタンフォード生物工学の准教授、ジェニファー・コクランは言う。

転移に対する現在の治療は化学療法が中心だが、残念ながら効果はあまり強くはなく、そして重度の副作用がある。

スタンフォード・チームは、2つのタンパク質、AxlとGas6の相互作用を阻止することによって、副作用を生じずに転移を止めようとしている。



受容体であるAxlタンパク質は癌細胞の表面に剛毛（bristles）のように立ち、リガンドのGas6タンパク質からの生化学的なシグナルを受け取る準備をしている。

2つのGas6タンパク質が、2つのAxlsと結合するときに生じるシグナルにより、癌細胞は最初の腫瘍部位を離れて肉体の他の部分に移動し、新しい癌の塊を形成することが可能になる。

このプロセスを止めるため、コクランはタンパク質工学を使用しておとりのように機能を果たす無害なバージョンのAxlを作成した。

このおとりAxlは血流でGas6タンパク質に接着して、癌細胞のAxlと結合することを阻止する。



スタンフォード癌センターで放射線生物学プログラムを率いるアマートGiaccia教授と協力して、彼らは悪性の乳癌と卵巣癌のマウスにおとりタンパク質を静脈注射した。

実験の結果、乳癌グループのマウスは転移が78パーセント低下し、卵巣癌のマウスは90パーセント転移性小塊が減少した。


「本研究について驚くべきことの1つは、おとりタンパク質の結合親和性である」、AxlとGas6に関する有名な権威であるレムケは言う。

「おとりタンパク質は、元のAxlよりも最高100倍も効果的にGas6に結合する。」



自然の状態では、タンパク質は数百万年かけて進化する。

しかし、バイオエンジニアたちは、導かれた進化論（directed evolution）と呼ばれる技術を用いて、この細かい改善プロセスを加速する方法を開発した。

スタンフォード・チームは遺伝子操作によりそれぞれが少しずつ異なる数百万のDNA塩基配列を作成した。各DNA塩基配列はAxlの異なる変異体をコードする。

研究者はハイスループット・スクリーニングを用いて1000万以上のAxl変異体を評価し、Gas6に最も強く結合する変異体を発見した。



ハーバード医科大学院のグレンDranoff教授は、腫瘍がしばしば生存と伝播を確実にするための手段をいくつか持っていることを強調した。

AxlにはMerとTyro3という同類のタンパク質が存在し、それらも転移を促進する受容体である。そしてMerとTyro3も、Gas6によって活性化される。

「1つのおとりが、3つの関連するタンパク質の全てに影響を及ぼすかもしれない。それらは癌発達と進行で重要である」、Dranoffは言った。

学術誌参照：
1.設計された『おとり』Axl受容体は、Gas6 - Axlシグナル軸を効果的に沈黙させる。

Nature Chemical Biology、2014;

http://www.sciencedaily.com/releases/2014/09/140921145112.htm



<コメント>
数百万の変異体から最も優れたものを選び出すという「人工的な進化」による治療法の開発についての記事です。

2014年9月23日

福島の災害に影響を受けた食料は、低レベルの放射線でさえ動物を傷つける
Food affected by Fukushima disaster harms animals, even at low-levels of radiation, study shows



オープンアクセス・ジャーナルBMC Evolutionary Biologyで発表された研究によれば、福島の核メルトダウン周辺の都市から集められる食料を食べているチョウは、より高い死亡率と疾患を示した。

研究者はヤマトシジミ（Zizeeria maha）のいくつかのグループに被災地から異なる距離の6つの地域からの葉を与えて、次世代に対する影響を調査した。

子供たちに両親と同じ汚染された葉を与えると放射線の影響は増大したが、汚染されていない葉を与えられた子供たちはほとんどが正常なチョウのようだった。

このことは食料の汚染の除去が次の世代を守ることができることを示す、と著者は主張する。



大滝譲司教授（琉球大学）は、以下のように述べる：

「野生生物はおそらく放射線の比較的低い投与量でさえ損傷を受ける。我々の研究は、同じ種の範囲内でも個々の間で感受性が異なることを示した。」

1.ヤマトシジミの2世代間の、放射性で汚染された食事の摂取。

BMC Evolutionary Biology、2014;

http://www.sciencedaily.com/releases/2014/09/140923090244.htm

<コメント>
シジミチョウ科（Lycaenidae）の一種、ヤマトシジミ（Zizeeria maha）に福島原発事故が与えた影響についての記事です。

以前から一部で話題になっているようですが、どんなに「いいかげんな研究」でもこうして前向きに影響が出るのはどうなんでしょうね。

2014年9月23日

DNA塩基配列決定法による結核診断
New DNA sequencing method to diagnose tuberculosis



英国とガンビアの研究者は、時間のかかる培養をする必要なく結核（tuberculosis; TB）を診断するために喀痰から抽出されるDNAを直接配列決定する、メタゲノミクスと呼ばれる新しいアプローチを開発した。

この研究は、ワーウィック・メディカルスクールの微生物ゲノミクスの教授であるマークPallenと、ガンビアの英国医学研究審議会（Medical Research Council; MRC）ユニットのTB診断研究室長、マーティン・アントニオ博士によって指揮された。



「従来のアプローチによるTBの検査室診断は、数週間から数ヶ月もかかる延々と続くプロセスである」、Pallenは言う。

「このような研究室培養への依存は、1880年代にさかのぼる技術を使用することを意味する！　我々は最新のハイスループットな塩基配列決定と洗練された生命情報科学を用いたメタゲノミクスにより、細菌を育てることなく約1日でTBの細菌を検出して、ゲノム配列とその菌が属している系列を明らかにすることができる。」



研究チームは、8つの痰サンプルでTB細菌の配列を検出し、それらを既知の7系列に割り当てることが可能だった。

その内2つのサンプルは、西アフリカに特有のTB細菌であるミコバクテリウム属africanumの配列を含むことが判明した。




Pallenたちは去年、メタゲノミクスを使用して200年前のハンガリーのミイラからTBゲノムを回収した。今年の初めには、イタリア国サルデーニャ州の700年前の骸骨からブルセラ症を引き起こすブルセラメリテンシスのゲノムを回収した。

Pallenは言う。

「我々は原理証明（proof-of-principle）を提示したが、しかし依然としてメタゲノミクスの感度を高め、ワークフローを改善する必要がある。しかし、警告はともかく、メタゲノミクスはすでに過去と現在の感染を立証する準備ができているという事実を賞賛しよう。それは微生物病原体の出現と進化、蔓延を明らかにする！」

学術誌参照：
1.痰サンプルからベンチトップ・シーケンサーでショットガン・メタゲノミクスを使用して、ヒト型結核菌ならびにミコバクテリウム属africanuminを培養せずに検出し特徴づける。

PeerJ、2014;

http://www.sciencedaily.com/releases/2014/09/140923090204.htm

<コメント>
喀痰（sputum）から得られた結核菌のDNAをランダムに切断して（ショットガン）、シーケンサーにより配列決定、メタゲノミクス（genomics; ゲノム構造研究）という手法により系統を分析することが可能になったという記事です。

結核菌の培養は非常に時間がかかるため、このような分析はこれからもっと重要になっていくのでしょう。

関連記事には、血液中のミコバクテリア特異的なCD4+T細胞の状態により活動性結核（active infection）を検出するというものがあります。

http://www.sciencedaily.com/releases/2014/09/140901090733.htm

>The new so-called TAM-TB assay（T-cell activation marker–tuberculosis assay） is a sputum-independent blood test.

>It makes use of an immunological phenomenon during tuberculosis disease:

>During an active infection, the expression of CD27 -- a surface marker expressed on mycobacteria specific CD4+ T cells -- is lost.

2014年9月22日

マイクロRNAの模造品により肺線維症の影響を覆す
Reversing the effects of pulmonary fibrosis with a microRNA mimic



エール大学の研究者は肺線維症の新しい治療法を研究している。その治療ではマイクロRNA（miR-29）の模造品を使用し、それは静注により肺組織に送られる。

疾患のマウス・モデルでmiR-29は肺線維症を抑制するだけでなく、数日後に線維症から回復させた。



「このマイクロRNAの模造品（mimicry）は血液に注入すると肺まで届き、その影響は持続する。それが線維症を予防するだけでなく回復させることができたので、我々はきわめて感銘を受けた」、エール大学医学部の教授であるNaftaliカミンスキー博士は言う。

今回の研究はエール大学とmiRagenセラピューティクス社（コロラド州ボールダー）の共同研究である。miRagen社は心臓線維症の治療薬としてmiR-29を開発していた。

カミンスキーの研究グループは肺線維症とマイクロRNAについての研究を開拓し、miR-29の可能性を見出した。エヴァ・バンRooijは心臓線維症におけるmiR-29の役割を発見した科学者であり、論文のシニア共著者である。

オランダのHubrecht研究所で働くバンRooijは言う。

「全ての証拠は、miR-29が肺線維症のマスター調節因子であることを示している。」



かつてはまれな疾患とみなされた特発性肺線維症（Idiopathic Pulmonary Fibrosis; IPF）は現在米国で20万人以上が罹患し、毎年およそ3万人がIPFで死亡する。

診断からの生存期間の中央値は3年から5年である。そして疾患を取り消す治療は存在しない。

学術誌参照：
1.マイクロRNA模造品は、肺線維症を阻止する。

EMBO Molecular Medicine、2014;

http://www.sciencedaily.com/releases/2014/09/140922181333.htm

<コメント>
マイクロRNAの模造品（mimicry）を投与することで実際にマウスの体内のマイクロRNAレベルが上昇し、ブレオマイシン（bleomycin）による肺線維症（pulmonary fibrosis）から回復したという記事です。

論文によると、気管支肺胞洗浄（bronchoalveolar lavage）液中の炎症性サイトカインIL-12、IL-4、G-CSF、さらにIGF-1のレベルが低下し、好中球、リンパ球、マクロファージの数が抑制されたようです。

ブレオマイシンによって発現が増加したコラーゲン合成に関与する遺伝子（Col1a1、Col3a1）の発現も抑制されました（Col1a1はmiR-29の直接の標的）。

抗癌剤として使われるブレオマイシンの副作用の間質性肺炎は予後が悪く、半数以上が死亡すると医学大辞典にあります。