科学者は細胞が自らの死を欺く方法を発見した

細胞はさまざまな方法で死にますが、特に恐ろしい運命が 1 つあります。ピロプトーシスは、細胞が爆発して死ぬときに発生します。通常は感染に反応して起こります。燃え盛る白鳥の歌の中で、ピロプトーシス細胞は自らを犠牲にして、生き残った仲間に、サイトカインと呼ばれる危険信号化学物質の最後の供給源を大量に放出します。細胞の死は迅速で厄介ですが、それはより大きな利益のためです。

「それはかなり突然起こります」と、イリノイ大学シカゴ校の生物工学者ゲイリー・モー氏は言う。「細胞は文字通り弾けてしまいます。」

科学者たちはこれまで、ピロプトーシスは一方通行で、いったん動き出したらその決定は覆せないと考えていた。ネイチャー・コミュニケーションズ誌に最近発表された研究で、モーと彼のチームは、細胞にはピロプトーシスを取り消して、また別の日に死なせるための内蔵メカニズムがあることを発見した。この発見から得られた知見は、患者のガン細胞を殺すためであれ、体が特に厄介な感染症と闘っているときに免疫細胞内の現象を抑制してサイトカインストームの発生を防ぐためであれ、ピロプトーシスを制御する方法について研究者にヒントを与える可能性がある。

細胞が外部からピロプトーシスを起こすよう命令を受けると、細胞内のガスデルミンと呼ばれるタンパク質が目覚める。使命を帯びたこれらの分子は細胞膜に埋め込まれ、穴を開ける。モーはこれを、船の沈没を早めるために船底に窓を開けるようなものだと例える。細胞膜は構造的完全性を失い、沈没船のように、外部環境からあらゆる種類の物質が侵入するのを防ぐことができなくなる。細胞は最終的に、水で満たされすぎて、過圧の風船のように破裂する。

「これは危険なプロセスだと想像できます」とモーは言う。そこで細胞は、結果を制御するための方法として、自らの不運を改ざんする方法を進化させた。「一時停止ボタンがあるのは良い考えでしょう」とモーは言う。それはまるで細胞が自分自身に逃げ道を与えて「本当にこれをやりたいのか？」と尋ねているかのようだと彼は説明する。

ピロプトーシスは、多くの可動部品が関与する複雑なプロセスです。Mo 氏のチームは、ベンチトップでの再現のために光に反応するガスダーミンを設計することで、このメカニズムを簡素化しました。構造的に損傷したピロプトーシス細胞を分析し、チームはカルシウムイオンの流入を測定しました。カルシウム濃度は通常、細胞外の方が高いため、研究者にとっては当然の選択です。そして、流入イオンの流れが突然停止し、孔が閉じたことが示されたことに驚きました。

モー氏によると、一般的な知識とは反対に、孔は静止しているわけではない。彼は、細胞がカルシウムイオンの急激な上昇をピロプトーシスを後退させる合図として感知するのではないかと理論づけている。それに応じて、細胞は脂質分子の成分が膜に沿ってどのように詰まるかを変えることで、漏れやすい壁の構成を変える。「すると突然、船の船体が強くなったような感じになります」とモー氏は言う。「そして [孔] は閉じてしまいます」

タンパク質で開けられた孔を閉じる細胞の能力は驚きだと、オレゴン健康科学大学の免疫学者で、この研究には関わっていないイザベラ・ラウチ氏は言う。孔が開いた直後に始まる一連の効果が観察されたことは、ピロプトーシスの複雑さを解明し、ガスデルミンタンパク質が細胞運命の唯一の門番ではないことを明らかにした。この研究は、「細胞に実際に起こっていることに寄与するのは、孔形成タンパク質の活性化だけではない」ことを明らかにしたとラウチ氏は言う。

もちろん、これは厳しいバランスを取る行為です。細胞のピロプトーシスへの衝動と、生存への競合する衝動です。モ氏は、気孔が閉じるよりも早く開くと、細胞は最終的に死滅すると指摘しています。細胞は死を免れることはできますが、永久に免れることはできません。