診療マル秘裏話　 号外Vol.1508　令和1年6月7日作成

作者　医療法人社団　永徳会　藤田　亨

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目次

1)長波長光で操作可能新人工ﾛﾄﾞﾌﾟｼﾝ 蛋白質作製
2)冬ｲﾝﾌﾙｴﾝｻﾞ易感染性乾燥による免疫低下が一因

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医療界のトピックスを紹介するこのメールマガジンは
1週間に1回の割合で発行しています。もっと回数を増や
して欲しいという要望もあるのですが、私の能力のなさ
から1週間に1回が限度となっています。これからも当た
り前の医療をしながら、なおかつ貪欲に、新しい知識を
吸収し読者の皆様に提供してゆきたいと思っております。
不撓不屈の精神で取り組む所存ですのでどうかお許し下
さい。

1】長波長光で操作可能新人工ﾛﾄﾞﾌﾟｼﾝ 蛋白質作製

東京大学物性研究所は５月10
日、ロドプシンのアミノ酸を改
変することで、従来よりも長波
長の光で操作が可能な新しい人
工ロドプシン蛋白質を作製する
ことに成功したと発表しました。
この研究は、東京大学物性研究
所の井上圭一准教授と名古屋工
業大学大学院工学研究科 生命・
応用化学専攻の神取秀樹教授ら
はイタリアのシエナ大学などと
の国際共同研究によるものです。
研究成果は、英国のオンライン
科学雑誌「Nature Communicati
ons」誌に4月30日付で掲載され
ました。

ヒトを含む動物は目の中の網膜
にある細胞を使って光をとらえ、
物体の形や色を認識します。そ
の際に、光を吸収し脳に視覚情
報を伝える役割を持つのが「ロ
ドプシン」と呼ばれる蛋白質で
す。近年、遺伝子操作技術を用
いて、マウスやゼブラフィッシ
ュなどの動物の脳神経ネットワ
ークを構成する特定の神経細胞
に微生物型のロドプシンを導入
し、ロドプシンが行うイオン輸
送を通じて、神経細胞の興奮や
抑制を光で自在に操作するオプ
トジェネティクス（光遺伝学）
技術が注目を集めています。

この技術を用いることで、脳神
経ネットワーク内の神経細胞の
つながりや、さまざまな種類の
神経細胞が関わる行動や感情、
思考、精神疾患などについて調
べることができます。　しかし、
脳などの生体組織は、光を強く
散乱する性質を持つことから、
青や緑色などの従来のロドプシ
ンの動作に必要とされていた比
較的短波長の光では、脳深部の
光操作が困難でした。そのため、
より長波長の光である黄色や赤
色の光で操作可能なロドプシン
の開発が望まれていました。今
回研究グループは、すべてのロ
ドプシンに存在している、光を
受け取る役割を持つ「レチナー
ル」に注目しました。レチナー
ルを取り囲むアミノ酸のパター
ンは、蛋白質ごとに異なり、そ
れによって吸収波長が決められ
ています。そこで研究グループ
は、Na+を輸送するNa+ポンプ型
ロドプシンの、レチナール近傍
にあるアミノ酸の化学的性質を
変えることで、レチナールの持
つ電子の状態を制御し、より長
波長の光を吸収する分子のデザ
インを試みました。

その結果、野生型のNa+ ポンプ
型ロドプシンより40nmも長波長
の光で駆動する、これまでにな
い分子の作製に成功しました。
吸収波長が大きく変化している
にも関わらず、イオンの輸送能
は野生型のNa+ ポンプと同等で
あり、極めて性能のよい分子ツ
ールであることが示されました。
また、赤外分光法や計算機シミ
ュレーションにより、作製した
長波長吸収型のNa+ ポンプ型ロ
ドプシンの分子構造と長波長吸
収化のメカニズムも明らかとな
りました。さらに、今回発見さ
れた「変異によるレチナールの
吸収波長の変化」は、自然界に
存在する特定の細菌の中でも生
じていることが分かり、自然界
で起こる蛋白質の進化について
も新たな知見が得られたという
ことです。

今回の成果により見出された、
アミノ酸変異による吸収波長の
長波長化は、Na+ ポンプ型ロド
プシン以外の数多くのロドプシ
ンに適用が可能です。同技術を
用いて今後さらに優れた分子ツ
ールの開発と、それを用いたオ
プトジェネティクスによる脳科
学研究の進展が期待されると研
究グループは述べています。

研究の進展を親展の手紙に託
す。笑

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2】 冬ｲﾝﾌﾙｴﾝｻﾞ易感染性乾燥による免疫低下が一因

冬にインフルエンザに感染し
やすくなるのは、空気の乾燥に
よって体の防御機能が低下する
ことが一因だとする研究成果を
米エール大などがまとめました。
論文が５月13日、米科学アカデ
ミー紀要に、掲載されました。
研究チームは「加湿の重要性を
改めて示した成果だ」としてい
ます。

工藤恵理子・エール大研究員
らは湿度10％と50％の環境で別
々に飼育したマウスについて、
呼吸時に空気の通り道となる気
道の粘膜を調べました。湿度10
％で育てたマウスは、異物を運
び出す繊毛と呼ばれる粘膜上の
器官の動きが鈍り、ウイルスを
外に排出する能力が低くなって
いました。

また、湿度10％のマウスがイ
ンフルエンザに感染すると、湿
度50％のマウスよりもウイルス
に破壊された粘膜細胞の回復が
遅くなることが判明しました。
異物をからめ取る粘液の分泌が
減る等、ウイルスへの防御機能
が弱まることも分かりました。

空気が乾燥する冬は、くしゃ
みなどのしぶきに含まれるウイ
ルスが死滅しにくく、インフル
エンザが流行することが知られ
ていました。工藤さんは「湿度
が低いと、水分不足が起こり、
様々なストレスが体内で生じる
ことが原因ではないか」と話し
ています。ウイルスに、詳しい
押谷仁・東北大教授は「空気の
乾燥が、ウイルス自体ではなく
感染する動物に与える影響に着
目した新しい視点の研究と言え
る」と話しています。

喉の乾燥を覚えながらも完走
して感想を述べた。笑

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編集後記

東京大学物性研究所は５月10
日、ロドプシンのアミノ酸を改
変することで、従来よりも長波
長の光で操作が可能な新しい人
工ロドプシン蛋白質を作製する
ことに成功したと発表したのは、
素晴らしい業績です。　今回の
成果により見出された、アミノ
酸変異による吸収波長の長波長
化は、Na+ ポンプ型ロドプシン
以外の数多くのロドプシンに適
用が可能であり、同技術を用い
て今後さらに優れた分子ツール
の開発と、それを用いたオプト
ジェネティクス（光遺伝学）技
術による，脳科学研究の進展に
期待したいと思います。
冬にインフルエンザに感染し
やすくなるのは、空気の乾燥に
よって体の防御機能が低下する
ことが一因だとする研究成果を
米エール大などがまとめたのは、
素晴らしい業績です。ただあく
までも一因に過ぎず、他の原因
によるものも考慮に入れないと
片手落ちと言われても仕方がな
いと思われます。冬は日照時間
が少なく、セロトニン分泌も少
なくなります。そうすると理性
のタガが外れやすくなると推測
されます。このセロトニン分泌
の低下が冬季うつ病の原因だと
言われていますが、そこまで行
かなくても、理性のタガが外れ
ると免疫機能が低下することを
平気で行う傾向があると思われ
ます。それによりインフルエン
ザにかかり易くなると考えるの
も一因かなと思いました。

冬季に投機で成功する。笑

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