2021年09月19日

ゲノム編集の新時代

 メデイアの報道によると、ゲノム編集されたトマトやマダイが食卓に上る日がまもなくやってきます。ゲノム編集は生物の遺伝子の一部を変異させることで、目的とする性質を獲得する技術です。今までの品種改良は、自然界で起こる突然変異を利用して何世代にも渡る交配・交雑を繰り返し達成されてきました。そのため良い品種を作るまでには多くの時間がかかりました。

 そこで、人為的にDNAを変異させる方法として、放射線や化学物質が用いられました。しかし、この手法は予め目的とした変異体をすぐに得られるものではなく、複数の変異体群から目的の変異の入った個体を選抜し、さらに通常の個体との間に戻り交配を行い、不要な変異を取り除く作業が必要でした。次に選ばれたのがトランスポゾンと呼ばれる転移因子で、ゲノム内を転移する性質を利用して改変したい遺伝子に入り込ませて遺伝子を分断させ、タンパク質を合成できなくさせます。しかしこの手法は飼育や栽培の容易である、酵母、メダカ、ショウジョウバエなど特定の生物種でしか使えませんでした。

 このような状況から、新たな技術が開発されました。遺伝子の改変にはDNA切断が引き金になっていることから、ゲノム中の狙った部位のDNA切断ができれば良いと考えられました。そこで注目されたのが制限酵素です。人類がコロナウイルスの脅威から逃れようと努力するように、実は細菌もウイルスから身を守る手段を進化させてきました。細菌は侵入してきたウイルスのDNAを分解する酵素を有し、ウイルスのDNAを切断・不活性化し、さらに断片化したDNAを細菌ゲノムに取り込み、ウイルスの再侵入があれば撃退できるような対策までしてます。この制限酵素の性質の利用法を大腸菌を例に説明します。大腸菌のDNAの中に増やしたい生物種のDNAを挿入するには、まず制限酵素で大腸菌と他生物の各々のDNAを切断し、のりづけ酵素で切り取った他生物のDNAの一部を大腸菌DNAに連結します。この組換えDNAを大腸菌に戻すと、大腸菌は自分のDNAとして複製を行い、その結果短時間で大量の連結体を作成できます。この技術を分子クローニングと呼び、それに利用可能な制限酵素は300種以上見つかっていますが、多くはごく短いDNA(4〜6塩基対)しか切断できません。これは、DNA中に一致する塩基配列が多いため、ゲノムDNAが各所で切断されバラバラになってしまうことを意味します。従って細胞内では操作できず、基本的に試験管内で行われる技術といえます。

 では、長い塩基配列を切断できる制限酵素を作れば良いだろうと考え、1990年代より開発が進められてきました。制限酵素にはDNAの塩基配列を認識・結合するドメインとDNAを切断するドメインがありますが、二つのドメインは融合しているので認識配列内でしか切断できませんでした。ところが新しい人工制限酵素では、DAN切断ドメインの単離に成功し、そこにジンクフィンガーというDNAに結合する性質をもつタンパク質を結びつけました。これが1996の発表されたジンクフィンガー・ヌクレアーぜ(ZFN)と呼ばれる第一世代のゲノム編集ツールです。ZFNはペアで標的箇所のDNA二本鎖を切断する仕組みですが、ジンクフィンガー1個で3塩基を認識・結合できるので3個用いれば9塩基、さらにペアなので18塩基の部分が編集可能となります。しかし編集は制限なしに出来るわけではなく、作成に時間もかかりました。次に、認識・結合ドメインに植物病原細菌のもつテールタンパク質を用いたテールヌクレアーゼ(TALEN)が2010年に現れました。ターレンはZFNに比べて作成し易く、30塩基程の幅広い認識特異性をもち精度が高いという利点がありました。

 そして、DNAへの認識・結合にタンパク質ではなく短いRNAを用いたクリスパー・キャス9が2012年に登場しました。これも細菌の獲得免疫機構を利用したシステムで、RNAが標的となる塩基配列を探し出して、キャス9と呼ばれる酵素がDNA二本鎖を切断するのです。このRNAをガイドRNA(gRNA)と呼びます。細菌ゲノム中のクリスパー遺伝子座にはDNA二本鎖の対をなす塩基配列が、ある方向と逆方向とで一致する回文配列を示す特徴があります。こうした回文配列とスペーサーと呼ばれる配列が交互に繰り返されるのが、この遺伝子座の構造です。大腸菌の例に出したように、このスペーサーは感染によりウイルスのDNA断片を取り込むと、再感染した場合にウイルスDNAを切断するRNAを作ることができるのです。クリスパー・キャス9はこのクリスパー遺伝子座の機能に着目した技術です。クリスパー・キャス9はさまざまな生物における全ての遺伝子についてDNA二本鎖切断を導入することを可能とし、すでにゲノム編集の基本ツールになっています。RNAはタンパク質と比べてはるかに簡単に作成でき、効率的で低コストであるため、あらゆる産業分野に応用されていくと予想されています。この生物の遺伝子を自由に書き換えられる技術を開発した、フランス出身ドイツ在住のシャルパンティエ博士とアメリカのダナウド博士は2020年のノーベル化学賞を受賞しました。

 ゲノム編集の産業分野への応用の一つとして、作物や果物の品種改良、養殖魚や家畜の改良、低アレルギー食品の開発などがあげられます。今回のトマトは、血圧を下げるGABAというアミノ酸を多く含むもので、ゲノム編集によりGABA合成を抑制する遺伝子の一部の働きを止めています。マダイについては、受精卵の段階で筋肉細胞の成長を抑える働きを止めることで、通常の1.2倍の身の量を得ています。いずれも、外部から遺伝子を組み込んではいないので、厚労省に届けを出し受理されれば、流通・販売されていきます。正直、食べるには不気味な気がしますが、正しい知識を持つことを前提にして、多くの人がゲノム編集食品に関心を寄せ話題にし、安全性を監視する必要があると思います。危険を感じながらも流れに身をまかせ、何となく順応するのは下策ですし、逆にリスク0以外は認めないという態度では進歩に取り残されるばかりでしょう。ことはゲノム編集食品の安全性だけではなく、環境への影響、医療とりわけ生殖医療に対するゲノム編集の適用には高度な倫理的判断が求められます。このようにイノベーションにより大きく変わっていく現実に対して、私たちはいつも何かを感じ取る姿勢を持つべきでしょう。
posted by ナカバヤシジビカ at 22:38| Comment(0) | 新着情報 | このブログの読者になる | 更新情報をチェックする

2021年06月26日

少し嚥下しにくい場合に

 高齢になると「飲み込みにくい」「ムセやすい」などの症状を自覚する方が出てきます。軽い症状の方が自分でできる対策にはどんなものがあるでしょう。聖隷佐倉市民病院の津田豪太先生より嚥下障害の診断と対応について講演を聞く機会がありました。軽症例の嚥下障害と思われる患者さんには、問診のポイントがあります。ムセの症状は最初に水で起こります。水は無味で体温に近くサラサラと通過しやすいからです。食事中のムセの起こる時間帯として、食事開始の時点で起こる場合は、身体の準備不足と考えられ、嚥下体操を勧めます。食事途中なら、一口量調整、休憩で対応し、食事後半なら、疲労を考え食事内容の変更、分割食で対応します。
 簡単なスクリーニング検査があります。反復唾液のみテストは30秒間に何回空嚥下できるか見るもので、5回以上が正常です。他に3mlの冷水を飲みムセないかみる方法もあります。3mlの理由は梨状窩の容積に等しく嚥下時に気管内にあふれにくいからです。梨状窩とはノドにある食塊が食道に落ちる前に一時貯まるポケットのようなくぼみです。発音で嚥下の評価をする方法もあります。パ(口唇音)、タ(舌先音)、カ(奥舌音)をうまく発音できない場合は唇の閉鎖、ノドの挙上、口内の保持に問題がありそうです。
 次に食物の食べやすさです。豆腐の味噌汁など複数素材はムセやすく均一な食材がおすすめです。麺類は5センチに切り揃えるとムセにくいです。わかめや海苔は口蓋に張りつきやすく、キザミ食は口内でバラバラになり嚥下しにくいです。トロミ液体は使用量によりドレッシング様〜ソース様〜マヨネーズ様〜マッシュポテト様と段階がつけられるので、上手に利用しましょう。嚥下障害はフレイルと関連があります。フレイルの診断基準には病院で行う専用のチェックリストがありますが、筋力低下と歩行速度について簡単に自分で判断することができます。ペットボトルの蓋を手で開けられる、横断歩道を渡る時に、先頭で信号待ちをしていて信号が青の間に渡り切れる、これが出来ていれば大丈夫でしょう。
 食事の前の準備運動として嚥下体操http://www.hriha.jp/section/swallowing/gymnastics/があります。
 A深呼吸を数回:腹式呼吸で鼻から吸って口から吐く、B首を回す、C首を左右に倒す、D肩を上げ下げする、E両手を上げ軽く背伸びをする、F頬を膨らませたりすぼませたりする、G舌先で左右の口角を触れる、H強く息を吸って止めて三つ数える、I「パパパ、ラララ、カカカ」とゆっくり言う、J深呼吸(Aと同じ)
 食事環境の整備も大切です、次のような要点があります。1口腔ケアの確認、2食に集中する(T V消し、会話控えめ)、3安定した姿勢、4使い慣れた食器や箸の使用、5食事を楽しめるペース、6食器全てを視野に入れる、7食後の姿勢保持 
 嚥下性肺炎はとても危険なので高齢者やその家族は中等症以上の嚥下障害には注意を払うと思います。普通食を何とか食べられる軽症例の方は、このような対策をとり食事を楽しみましょう。
posted by ナカバヤシジビカ at 07:19| Comment(0) | 新着情報 | このブログの読者になる | 更新情報をチェックする

2021年06月08日

耳に良くない生活習慣


私たちの暮らしの中にある音の大きさはどんなでしょう?

「音圧と環境音」
>130dB:飛行機の離陸時
80~90dB:パチンコ店内、工場のボイラー、
      ゲームセンター内
~80dB:飛行機の機内、地下鉄の車内、
     主要幹線道路(昼間)、蝉の声
~70dB:バスの車内、新幹線の車内、ファミレス店内
~60dB:銀行・役所の窓口、本屋店内、博物館内
~50dB:高層住宅(昼間)、戸建住宅(昼間)、
     美術館内、図書館内
~40dB:高層住宅(夜間)、戸建住宅(夜間)
約30dB:ホテル室内

音に囲まれた中で私たちはどんな感覚を持つでしょう?

「音圧と人の感覚」
>130dB:耳の疼痛感、耳を覆いたくなる
80~90dB:目的の人と話ができない
~80dB:よほど大きくしないと話せない
~70dB:意図的に声を大きくして話す
~60dB:うるさい気もするが会話ができる
~50dB:ザワザワして落ち着かない気分
~40dB:静かであるが音からの開放感がない
30dB:静かで落ち着いている
<20dB:シーンとしている

音の大きさによる私たちの身体への影響は?

「騒音の身体への影響」
30-65dB :心理的影響「やかましい」「イライラする」
65-85dB :心理的影響、生理的機能に及ぼす影響→
      疲労の増大、自律神経障害、睡眠障害
      心血管系障害 など 
85-120dB:心理的影響、生理的影響、内耳障害
120dB〜:高度内耳障害


 大きな音にさらされることにより難聴になることはよく知られています。職場での機械音、工事音などに長年さらされ発症する難聴を騒音性難聴と呼び、ヘッドホンやイヤホンで大きな音を聴き続けることにより発症する難聴を音響外傷(音響性難聴)と呼びます。音響外傷にはコンサートライブの強大音、爆発音にさらされて急激に発症する場合もあります。内耳の音受容機構であるコルチ器には有毛細胞があり、空気中の音の振動に聴毛が揺れて反応することにより、電気信号を発生させ、神経を介して脳へ音情報を伝えます。コルチ器をピアノの鍵盤とみなすと、内耳の蝸牛内に低い音から高い音まで約3,500の鍵盤が50〜20,000Hzの周波数の音を細かく正確にとらえています。

 マウスを使った実験では、94dB以上の音にさらされると有毛細胞がダメージを受けます。120dB以上では短時間で有毛細胞が壊れます。有毛細胞が消失すると神経との接続が断たれ、神経自体も構造を失います。有毛細胞は再生しないので、失われた聴力はもう元には戻らないです。近年、携帯型音楽プレイヤーやスマホからイヤホンで音を聞くことが当たり前になり、それだけ音響外傷のリスクが高まっています。WHOでは、世界で11億人もの若年者(12〜35歳)が音響外傷の危険にあると報告され、さらに最近の研究では若いマウスに音響外傷が起きやすいことがわかり、将来的に心配な社会現象です。音響外傷の予防として、以下の対策が推奨されています。

1) 音量を下げ、休憩を挟んで連続して聞かない
2) 1日1時間程度の使用に制限する
3) ノイズキャンセリング機能の付いたヘッドホン、
   イヤホンを選ぶ
posted by ナカバヤシジビカ at 10:38| Comment(0) | 新着情報 | このブログの読者になる | 更新情報をチェックする