米の逆転現象:小さなRNAが私たちの体を操っている?

  私たちが食事をすると.葉や果実は歯で解体され.腸の中で粉砕される。 このとき放出されたタンパク質.炭水化物.脂質は体内に入り.血流にのってあちこちにばらまかれ.体に付加される。 しかし.それがすべてではないかもしれない。南京大学生命科学部の張晨雨教授は.植物の中にも体内に入り.逆に体の遺伝子活動を制御して.より積極的に影響を及ぼす可能性のある小分子があることを発見した。 この傲慢な小分子は.微小なリボ核酸(マイクロRNA.miRNA)である。 この研究は.『Cell
Research』誌に掲載されました。
/> マイクロRNAはその名の通り.わずか19〜24ヌクレオチドという小さなもので.植物に限ったものではなく.動物にも存在する。 植物であれ動物であれ.細胞の成長や代謝に重要な役割を担っています。 しかし.学界では.自家製のマイクロRNAは自分たちが使うためのものであり.植物のものが人体でも生き残り.殺人的な働きさえしているかもしれないとは思いもよらなかったのである。 張晨雨は「なぜだ?

/> その結果.少なくとも1,000種類以上の植物性マイクロRNAが存在することが判明した。 その結果.人間の血液中には少なくとも40種類の植物特異的なマイクロRNAが隠れていることが判明!植物には何千種類ものマイクロRNAがあり.これまでの知識では.これらのマイクロRNAは消化管で生き残れないはずでしたが.今回のZhang Chenyuの実験では.ごくわずかのマイクロRNAが生き残ることが証明され.これは驚くべき発見でした。
/> なぜ.この数少ないマイクロRNAが生き残ったのか.張晨雨は自分でもわからないという。 米とキャベツに最も多く含まれています(生の米に最も多く.炊くと40%近くが残ります)。 MIR156aは米のほか小麦にも多く.これまでの研究結果とは異なり.Zhang Chenyu氏のチームのアッセイではMIR156aが欠落していた。
/> さて.植物由来のマイクロRNAがヒトで発見された以上.それらは本当に食事から来るものなのだろうか? そして.動物にはどんな影響があるのだろうか? 張晨雨のチームは.米に多く含まれるMIR168aを取り上げ.解析を行った。 /> ラットはお米が大好き・・・・・・マウスを使った実験も行われました。
/> マイクロRNAの異種間「殺人」
/> マウスに生米を与えたところ.食事中のMIR168aの増加により.確かに血液中と肝臓中のMIR168aの濃度が上昇することがわかりました。 他にどのような影響があるのでしょうか?
/> 植物性マイクロRNAの増加がどのような生理学的結果をもたらすかを予測するためには.マイクロRNAがどのように働くかを理解する必要があります。 細胞内では.DNAは遺伝情報が詰まった設計図のようなもので.それが適切なタイミングでメッセンジャーRNA(mRNA)に「コピー」され.タンパク質合成の指令が出されます。 一方.マイクロRNAは殺し屋のようなもので.標的を見つけて.タンパク質を作ることができないようにします。 もちろん.マイクロRNAは写真を見てターゲットを見つけるのではなく.メッセンジャーRNAとどれだけマッチするかで.たまたま結合できるメッセンジャーRNAの断片があれば.そのメッセンジャーRNAは死のターゲットとみなされます。 では.植物由来のMIR168aが動物に殺される標的は誰なのでしょうか?
/> 配列を比較した結果.動物ではメッセンジャーRNAの標的があり.このメッセンジャーRNAがLDLを「誘拐」するタンパク質の合成を指示し.この誘拐犯は主に肝臓に存在すると科学者は推測しています。 つまり.MIR168aという小さなRNAは.誘拐犯に対処するために特別に設計されており.MIR168aが上昇すれば.肝臓の誘拐犯が減り.LDLは誘拐されず.血中濃度は徐々に蓄積して高くなるのです。
/> 案の定.米を食べた後.マウスのMIR168aはすぐに上昇し.3日後には血液中のLDLコレステロールが多くなっていることがわかったのです。 このように.張晨雨の疑惑を立証すると同時に.科学界に不信感を抱かせたのは.植物の小さなRNAが.実は種を超えて殺人的な任務を遂行できるスーパーキラーである!ということであった。
/> 土の一方が他方を養う

/> しかし.もし植物が強力で.食べれば我々の遺伝子を調節できるとしたら.我々は植物に背を向けるべきだろうか? 張晨雨はこの心配は無用だと考えている。「恐れることはない。この現象が人間にも当てはまるかどうかについては.さらなる証明が必要だ。 しかも.仮にそのような調節経路が存在するとしても.人間は何十億年もの進化を通じて調節されてきており.身体はとっくに平衡状態に達しているのです。”
/> しかし.彼は.彼の研究は.「一面の土は一面の人間を養う」という中国の古いことわざの科学的脚注を見つけたかもしれないと指摘しています。なぜなら.もしマウス実験で得られた結果が本当に人間に外挿できるならば.西洋人に比べて脂肪が少ないのに.なぜ東洋人は糖尿病になるのかを説明できるかもしれないからです。 -東洋人は主に米を食べ.西洋人はパンを食べるので.「米を食べることと麺を食べることは違うかもしれない」と張晨雨は言う。 もちろん.食事が身体に影響を与える要因はたくさんあり.極小RNAの調節はあくまで推測に過ぎない。 (東洋人と西洋人の違いについては.各自で意見を述べればよいだろう)。
/> 結局のところ.生物を使った実験はマウスの段階であり.マウスの結論をそのまま人間に当てはめるのはまだ少し大胆である。 最も重要なのは.「境界」を越えたマイクロRNAの制御がどのようなメカニズムで行われるのか.ということだ。 そのメカニズムを明らかにしてこそ.現象をよりよく説明し.今後の応用をよりよく導くことができるのです。 これは.張成沢の前に立ちはだかる難問である。

/> そのメカニズムは.もっとエキサイティングな実験が待たれるところだ

張晨雨は.これまでの研究から.血液中の小胞がマイクロRNAを搭載して体の他の部位に運ぶことを知っていたので.小腸の絨毛も.近くに自由にいる植物のマイクロRNAを飲み込んで小胞に包み.血管の中に吐き出すのではないか.と推測している。 その後.小胞は下流に移動し.肝臓に移動すれば.この小胞が肝細胞に取り込まれ.微小RNAが放出され.標的のメッセンジャーRNAと結合して.LDLのアブダクターが少なくなり.血中の悪玉コレステロールを上昇させる可能性があるのです。 />このプロセスは.まるで犯罪解決物語のようにエキサイティングに聞こえますね。 しかし.それを証明するのは簡単ではありません。自分の目でそのプロセスを確認することが可能かどうか.考えてみてください
/> 張晨雨の研究チームは.上記のシナリオを人間の細胞を使ってシミュレーションした。 まず.試験管内(平皿)で培養したヒト上皮細胞(小腸絨毛は上皮細胞の一種)に.大量の合成MIR168aマイクロRNAを「食べさせ」ます。 そして.この上皮細胞から分泌された小胞を回収する。 これを別の平皿で培養した肝細胞に移します。 すると.
MIR168aが殺害しようとしている誘拐犯の量が.肝細胞では実に少なくなっていることがわかったのです。

/> このような細胞実験によって.張晨雨の推測したメカニズムが実現可能であることは証明されましたが.何しろ生体レベルではなく.離れた2つの培養細胞の間で行われたことですから.そのメカニズムは暫定的に検証されただけで.決定的とは言い難いのです。 植物性マイクロRNAの人体への作用のメカニズムが何であるかを決定的にするには.もっとエキサイティングな実験が必要なのです。
張晨雨の研究は常識を覆し.また.ヒトに生存する数十種類の植物マイクロRNAのうち.動物に作用するのはMIR168aだけであったため.彼の結果は偶然の産物ではないかと考えられていた。 チェコ科学アカデミー分子遺伝学研究所
のペトル
スヴォボダ氏は.張成沢氏の実験において.次のように考えている。 人体から検出された植物マイクロRNAの量は非常に少なく.この濃度のマイクロRNAが本当に人体に影響を与えることができるかどうかは疑問である。
/> 張晨雨はこれに反論し.「MIR168aの量は何と比較するかによって決まる」「MIR168aの濃度は人体のマイクロRNAの総量から見れば小さいが.人体の一部のマイクロRNA自体の濃度には匹敵し.機能を発揮するには十分である」と述べている。
/> いずれにせよ.植物には動物に作用する因子がたくさんある。 今回の研究は.植物が動物の体を調節する.そんな経路がまだあるかもしれないということを示唆しているに過ぎない。 信じられるのは.進化のスケールにおいて.動物と植物が共に歩んできた年月は短く.分類学的には確かに対極に位置するグループであるが.動物と植物は様々な形で互いに影響を与え.浸透し.さらには情報を伝達してきたということである。 この距離の表裏一体の関係を突き止めようと.私たちは知恵を絞っています。