正確で致死的な海の巻貝の毒素は、将来、より優れた医薬品につながる可能性がある

世界で最も有毒な動物の1つから得られる毒素が、将来、糖尿病や内分泌疾患の治療に役立つ可能性がある。カタツムリに含まれるコンソマチンと呼ばれる毒素は、血糖値を調整するペプチドホルモンであるヒトのソマトスタチンに似ている。イモガイの毒では、コンソマチンの特異的で持続的な作用は獲物を狩るのに役立つが、その仕組みを理解できれば、時には致命的な病気に対するより優れた薬の開発にもつながる可能性がある。この研究結果は、8月20日にネイチャー・コミュニケーションズ誌に掲載された研究で詳述されている。

微調整された毒

科学者たちはこれまで、中毒性の低いオピオイド代替薬や糖尿病の新治療薬の開発にイモガイの毒を利用する実験を行ってきた。2016年、科学者たちはイモガイが獲物を麻痺させるために使用する即効性インスリンの構造を解明した。同様の構造は、人間に効き目が速いインスリンの開発にも利用できる可能性がある。今回の研究では、コンソマチンが単一分子を標的にするのに十分な精度も示した。研究者たちは、同じ精度で薬が開発されることを期待している。

「毒を持つ動物は進化の過程で、獲物の特定の標的を攻撃して破壊するために毒の成分を微調整してきた」と、研究の共著者でユタ大学の生化学者ヘレナ・サファビ氏は声明で述べた。「毒液の混合物から個々の成分を一つ取り出し、それが正常な生理機能をどのように破壊するかを観察すると、その経路が病気に非常に関連していることがよくある」

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研究チームは、体内の血糖値が危険なレベルまで上昇するのを防ぐヒトホルモン、ソマトスタチンに注目した。イモガイの毒コンソマチンも血糖値の上昇を防ぐが、それを利用して獲物を麻痺させて殺す。しかし、研究チームはコンソマチンがヒトホルモンよりも化学的に安定しており、持続性も長いことを発見した。このため、コンソマチンは新薬や治療法の青写真として特に有望視されている。

研究チームは、この研究で、最も毒性の強い海洋イモガイの一種である地理円錐に注目した。このイモガイは太平洋やインド太平洋のサンゴ礁に生息し、小魚を麻痺させて食べる。研究チームは、皿の中のヒト細胞でイモガイのコンソマチンがソマトスタチンの標的とどのように相互作用するかを測定した。その結果、コンソマチンはソマトスタチンと同じタンパク質の1つと混ざり合うことがわかった。ヒトのソマトスタチンは複数のタンパク質と直接相互作用するが、コンソマチンは1つのタンパク質にしか作用しない。この微調整された標的化により、イモガイの毒素は血糖値やホルモンに影響を及ぼし、周囲の他の分子には影響を及ぼさない。

研究チームによると、イモガイ毒はホルモン濃度を調節するために作られたほとんどの特定の合成薬よりも正確に標的を攻撃できる。しかし、現在の形態では、コンソマチンは血糖値に影響を及ぼすため、人間の糖尿病治療に使用するのは危険である可能性がある。その構造を研究することで、研究者は将来、副作用の少ない内分泌疾患の薬を設計できるようになるかもしれない。

地球の化学者

コンソマチンとソマトスタチンは進化の歴史を共有している。何百万年もかけて、イモガイは自身のホルモンを武器に変えてきた。重要なのは、コンソマチンは単独では作用しないということだ。2022年の研究では、イモガイの毒にはインスリンに似た別の毒素も含まれていることが判明した。これにより血糖値が急激に低下し、イモガイの獲物は反応しなくなる。コンソマチンは血糖値の回復を妨げ、獲物は最終的に死に至る。

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「イモガイは実に優れた化学者です」と、研究の共著者でユタ大学の博士研究員であるホー・ヤン・イェン氏は声明で述べた。「イモガイは、インスリン様毒素と連携して血糖値を非常に低いレベルまで下げるために、この高度に選択的な毒素を開発したと考えられます。」

イモガイの毒のいくつかの部分は血糖値の調節を標的としているため、毒にはグルコース特性の調節など、同様の機能を持つ他の分子が含まれている可能性があります。分子レベルでのプロセスをより深く理解することで、より優れた医薬品を設計できるようになります。