遺伝子の交換はショウジョウバエの細胞再生を助ける

人間がヒトデのように手足全体を再生することはないだろうが、ショウジョウバエを使った新たな遺伝子研究で驚くべき結果が得られた。東京大学の研究チームは、単純な生物の体の部分や組織の再生を助ける特定の遺伝子を他の動物に移植できることを発見した。これらの遺伝子はショウジョウバエの腸の問題を抑制し、より複雑な生物の若返りの新しいメカニズムを明らかにする可能性がある。この発見は、8月1日にBMC Biology誌に掲載された研究で詳細に説明されている。

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クラゲや扁形動物などの一部の動物は、全身を再生することができます。科学者たちはまだその仕組みをはっきりとはわかっていませんが、再生を可能にする特定の遺伝子がある可能性があります。これらの遺伝子は、幹細胞の機能を長期にわたって維持する可能性もあります。

幹細胞は長期間にわたって分裂し、再生することができ、いわばスケルトンキーのようなものです。幹細胞は必ずしも特殊化しているわけではありませんが、時間の経過とともに血液細胞や脳細胞など、より特殊化した細胞になる可能性があります。再生能力が非常に限られている哺乳類や昆虫は、進化の過程でこれらの遺伝子を失った可能性があります。

「再生能力の低い動物にこれらの再生関連遺伝子を再導入することで、再生や老化のプロセスに影響を及ぼすかどうかは不明だ」と、研究の共著者で東京大学大学院薬学系研究科の生物学者、中島雄一郎氏は声明で述べた。

この新しい研究で、中島氏と研究チームは、扁形動物のような再生能力の高い動物に特有の遺伝子群に注目した。これらの遺伝子はHRJD、つまり高度再生種特異的JmjCドメインコード化遺伝子と呼ばれる。彼らはHRJDをショウジョウバエ（キイロショウジョウバエ）に移植し、青い染料でその健康状態を追跡した。この色にちなんで、研究チームはこのハエにスマーフというあだ名を付けた。

当初、研究チームは、HRJD を増強したショウジョウバエが、傷ついた組織を再生することを期待していました。しかし、これは起こりませんでした。しかし、研究チームにはショウジョウバエの腸の専門家である永井宏樹氏が参加しており、彼は別のことに気付きました。新しい表現型、つまり特定の遺伝子から生じる目の色や髪の色などの特徴がいくつかあったのです。

「HRJDは腸の幹細胞の分裂を促進し、同時に老齢のハエで誤って分化したり異常を起こしたりする腸細胞を抑制した」と中島氏は述べた。

これは、抗生物質が誤って分化した腸細胞を抑制するが、腸幹細胞の分裂を抑制する方法とは異なります。

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「このため、HRJD はショウジョウバエの寿命に測定可能な影響を及ぼし、新たな抗老化戦略の開発への扉を開く、あるいは少なくともその手がかりを提供する」と中島氏は言う。「結局のところ、ヒトと昆虫の腸は細胞レベルで驚くほど多くの共通点を持っているのだ。」

ミバエは生物学研究の実験対象として有名です。ミバエは人間の病気の原因となる遺伝子の 75% を共有しており、繁殖が早く、遺伝子コードの変更も比較的容易です。しかし、ミバエの寿命は比較的短く、繁殖と成熟の速度は速いにもかかわらず、ミバエの老化プロセス全体を研究するには約 2 か月かかりました。

今後の研究では、研究チームはHRJDが分子レベルでどのように機能するかを詳しく調べたいと考えている。

「HRJD の分子的働きの詳細は未だ解明されていません。また、HRJD が単独で機能するのか、それとも他の成分と組み合わせて機能するのかも不明です」と中島氏は言う。「したがって、これはまだ旅の始まりに過ぎませんが、私たちが改変したショウジョウバエが将来、幹細胞の若返りに関する前例のないメカニズムを発見するための貴重なリソースとなり得ることはわかっています。人間の場合、腸の幹細胞は加齢とともに活動性が低下するため、この研究は幹細胞ベースの治療法への有望な道です。」