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2017年6月 4日 (日)

無酸素で18分も生きる驚異の地下生物「ハダカデバネズミ」──そのメカニズムは医療に新たな可能性をもたらすか

アフリカの地下に生息するハダカデバネズミ。がんや老化に耐性をもつこの生物は、18分間もの無酸素状態で生き延びられることが研究からわかった。そのメカニズムを人間に応用することで、発作や心筋梗塞の治療にも役立てることができるかもしれない。
がんになることがなく、痛みや老化に耐性をもつ──。これが、ハダカデバネズミ(Heterocephalus glaber)の“超能力”だ。ハダカデバネズミは、腫瘍に対する耐性や寿命の研究といった医学実験に用いられる、驚くべき動物のひとつである。
このうらやむべき能力の長いリストにいま、新しい能力が加わる。『Science』で発表されたある研究で、このアフリカの齧歯類が18分呼吸することなしに生存できることが明らかになった。彼らは使う“燃料”を細胞レヴェルで変更することで、これを可能にしている。グルコース(ブドウ糖)ではなく、ずっと少ない酸素でエネルギーに変換できるフルクトース(果糖)を用いるのだ。
ハダカデバネズミが優れた肺の能力をもっていることは、以前から知られていた。地下に生きる動物である彼らの生物学的メカニズムは、乏しい酸素と多量の二酸化炭素に耐えられるように進化している。
研究の著者たちは、この能力の正確な限界を見定めようとした。研究者は完全に酸素のない部屋の中に何匹かのハダカデバネズミを置き、必然的に訪れる死を待った。そして、その時間が非常に長いことがわかった。
齧歯類たちは数分で意識を失い、心拍数は劇的に低下して、毎分約200回だったのが50回以下となった。それにもかかわらず、ネズミたちは死ぬ気配を見せなかった。そして18分待ったあと、室内に再び空気を入れると、ネズミたちは再び立ち上がって、完璧な健康状態を取り戻したのだ。
酸素のいらない代謝システム
研究者たちは、どこからこの信じられない抵抗力が生じるのかを解明した。彼らは実験で用いられたハダカデバネズミの組織を分析して、血液中に異常なレヴェルのスクロース(ショ糖)とフルクトースを見つけた。ネズミたちの体内には、著しく高いレヴェルの2つの特殊なタンパク質も存在していた。細胞内部にフルクトースを運ぶタンパク質と、この糖をエネルギーを生み出すのに利用可能なかたちに変換するタンパク質だった。
この発見の重要性を理解するには、どのようにしてわたしたちの身体の細胞がエネルギーを生み出すかを考える必要がある。通常、少なくとも哺乳類の場合、すべてはグルコースとともに始まる。細胞は、この糖を「解糖系」と呼ばれるプロセスを通して燃焼させ、いくつかの過程を経てATP(アデノシン三リン酸)を生み出す。ATPとは、いわゆる「細胞のエネルギー通貨」で、細胞の全代謝プロセスにおいて利用される物質だ。重要なのは、解糖系が酸素を必要とすることである。酸素がないとATPの生成は止まる。細胞のエネルギー貯蔵がなくなり、細胞は死に始める。
しかし、ハダカデバネズミの体内ではそうはならない。独特の生物学的メカニズムのおかげで、彼らの細胞はエネルギーを生み出す仕組みを変化させることができる。「解糖系」のプロセスにおいて、グルコースの代わりにフルクトースを利用するのだ。酸素がなくても中断することのないメカニズムに切り替えることで、細胞が最小限の代謝機能を維持できるようにするのである。
今回の発見は、人間の健康においても新たな可能性を切り開くものである。ハダカデバネズミの生態を研究し、人の体の細胞の中でもフルクトースを利用する方法を見つけることで、発作や心筋梗塞(脳へと向かう酸素の流れを妨げ、神経系の細胞に死をもたらす現象)を起こした患者を助けることができるかもしれない。
リンクより



森浩平

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