男性の生殖能力の低下

【参考動画】”Is male fertility in crisis?” by The Economist（英語）：近年の男性の生殖能力低下傾向や精子数についての概説。これまで不妊については主に女性の方が注目されてきたため、男性不妊についてはまだ不明な点も多いという。

この40年の間に、男性の生殖に関する健康状態の悪化を懸念する声が高まっている。精子数の減少が男性の生殖能力低下の指標として用いられており、メタ解析研究によって、1938年から2011年にかけて世界的に精子の質は50%低下したことが示されている。また、フランスでは、17年間にわたり、正常な形態をした精子の割合が減少していることが報告されている。

飼い犬の精子も劣化か

一方、人間の家で飼われている犬の精子の運動性が、26年間で30%低下しているとの報告もあり、ヒト男性の精子と類似した劣化傾向がみられる。

こうしたデータから、ヒトと飼い犬にともに見られる精子の劣化は、両者が共有している環境要因によるものである可能性が示唆される。

内分泌かく乱化学物質（環境ホルモン）が影響している可能性

【参考動画】”Endocrine disruptors are everywhere and affect everyone: From Hormone-Altering Chemicals” by Harvard T.H. Chan School of Public Health（英語）：内分泌かく乱物質はいたるところに存在し、あらゆる人々に影響を及ぼしうるという。

これまで精子の質の低下は、人為的に作られた残留性の化学物質と関連づけられてきた。その多くは、内分泌かく乱活性を示す（いわゆる「環境ホルモン」）。想定される影響を裏付けるメカニズムは現在も不明だが、歴史的には、内分泌かく乱の影響を受けやすい胎児の発達期が注目されてきた。しかし、多数の研究によって、ヒトを含む様々な生物の精液中に環境化学物質が存在することが示されており、こうした化学物質が精子に直接影響を及ぼしている可能性がある。

この仮説を支持する研究の例として、

・精液中のビスフェノールA（BPA）濃度の上昇が男性の不妊と関連している

・精液中のフタル酸代謝物濃度の上昇が精子数の減少と関連している

・精液中のDEHP [＝フタル酸ビス(2-エチルヘキシル) ] とDBP (フタル酸ジブチル) が精子の運動性低下と関連しており、かつ、この関連はin vitro試験にて確認されている

・イヌにおいて、DEHPとPCB153が、精液および精巣中に存在する濃度で、精子の運動性などを阻害する影響を及ぼす

といったことが示されている。

PCB（ポリ塩化ビフェニル）とは？

【参考動画】映画『食卓の肖像』予告編 (カネミ油症ドキュメンタリー) by ContemporarydanceJP：日本最大の食品公害とも言われる「カネミ油症」では、PCB（ポリ塩化ビフェニール）や、それが加熱されてできるダイオキシン類が混入した油を食べた人々が、全身の発疹や顔面浮腫などを発症した他、黒い赤ちゃんが生まれたりしたという。（日本語）

【参考動画】”PCB chemical pollution threatens to wipe out killer whales” | ITV News（英語）：化学的に安定したPCBは長期間にわたり環境中に残留し、生物濃縮により食物連鎖の頂点にいるシャチの生存を脅かしているという。

PCB（ポリ塩化ビフェニル、Poly Chlorinated Biphenyl）とは、耐熱性や電気絶縁性に優れ、化学的に非常に安定な合成有機化合物で、かつては電気機器の絶縁油、熱媒体、可塑剤、塗料・印刷インキ、感圧紙などに広く用いられた。自然界では容易に分解されず、生体の脂肪組織などに蓄積する。強い毒性を持つことが明らかになり、現在はすでに製造・使用が禁止されているが、環境・生体内への残留や廃棄物処理の問題は続いている（残留性有機汚染物質、POPsの１種）。

DEHPとは？

DEHP（フタルサンジエチルヘキシル）は、フタル酸エステルの一種で、主に、ポリ塩化ビニル（PVC）などのプラスチックに柔軟性を与える可塑剤として使用されている。DEHPを含むポリ塩化ビニルは、壁紙、床材、レザー、農業用ビニル、ホース、医療器具、履物や衣類、おもちゃ、文房具、家電製品、カーシートのような自動車関連用品など非常に広範囲に用いられている。欧州のCLP規則において生殖毒性カテゴリー1Bに分類されており、EU、アメリカ、日本において、子供向け玩具などへの使用が禁止されている。また日本では、「油脂又は脂肪性食品に接触するポリ塩化ビニル製の器具又は容器包装」への使用が禁止されている。

食物への溶出・移行などを含めて、DEHPとPCB153は環境中に幅広く存在しており、ヒトの母乳からヒツジの肝臓にいたるまで、様々な生物の組織・体液中で検出されている。

本研究の実験内容と結果

Rebecca N. Sumner氏らの研究では、イヌの精巣やペットフード内に存在していることが確かめられているDEHPとPCB153の2種の化学物質について、ヒトとイヌの精子への影響をin vitro（生体外）試験で調べた。

その結果、DEHPとPCB153によって、ヒトとイヌの両方で同じように、精子の運動性低下とDNAの断片化が引き起こされることがわかった。

また、DEHPとPCB153はそれぞれ単独でも精子に悪影響を与えたが、一方の存在が他方の作用に影響する（交互作用がある）こともわかった。現実の暴露においては様々な化学物質が相乗的または拮抗的に精子に作用すると考えられる。

本実験でイヌとヒトの精子が同じような反応を示したことから、イヌは、人間の精子への環境汚染物質の影響を調べる際の指標になりうることが示唆された。

管理人チャールズの感想

プラスチックに添加されている化学物質が精子に悪影響を及ぼしているらしいという、なかなかショッキングな内容の研究でした。日々生み出される便利な製品の恩恵にあずかる一方で、これだけ様々な化学物質に囲まれて（そしてそれを体内に取り込みながら）生きている以上、正直、何らかの悪影響はもうある程度、覚悟せざるを得ないように思います。

社会全体としての取り組みが重要であることは言うまでもないですが、同時に、自分の身は自分で守る、という意識も必要かもしれませんね。

※男性の生殖能力を低下させる原因としては様々な可能性が考えられるかと思いますが、携帯電話などから発せられる電磁波が精子に悪影響を及ぼすとの研究報告もあります

⇒ スマホなどの電磁波が人体に及ぼしうる悪影響とその対策ー最新科学論文紹介

海洋のプラスチック汚染については次の記事で簡単に触れています

⇒ 2018年に話題になった生物学などの最新論文ニュースまとめ10選

2019年の研究では、イルカ・クジラ・アザラシなどの体内でマイクロプラスチックが発見されています。

⇒ マイクロプラスチックを海洋哺乳類の体内で発見、調査した全個体でー英最新研究

アイキャッチ画像クレジット[cc]：Zhiguang Wu et al. A swarm of slippery micropropellers penetrates the vitreous body of the eye

※当記事執筆者はナノ医療の専門家ではありませんので、学術・医療分野などにおける正確・厳密な情報を求められる方は、記事最後に記載している論文など一次資料を直接ご覧下さい。

ナノテクノロジーとは？

ナノテクノロジーとは、下図のように非常に小さい「ナノメートル（nm）」単位の構造を扱う技術です（「ナノ」はもともとギリシャ語で「小人」の意味）。

ナノ材料（1nm～100nm）の例と大きさの目安。分子やウイルス・細菌などと比較（S.Panneerselvam et al. Nanoinformatics: Emerging Databases and Available Tools  の図 [CC] を改変）

ナノテクノロジーの起源については諸説あるようですが、一説では、1959年に物理学者のリチャード・ファインマン氏が講演でナノスケール領域の可能性に言及したことが始まりのようです。

比較的新しい「ナノ医療」分野では、ナノロボットによって、早期の病気の診断・体内の特定の部位を狙った薬の輸送・がんやアルツハイマー病の治療など幅広い応用が期待されています。

ナノテクノロジーの医療分野への応用例（動画集）

↑（The New York Times）：幼虫やクラゲの動きにインスピレーションを得て作られたナノロボット。転がったり、泳いだり、ジャンプしたりとさまざまな動きができる。磁力を利用して思い通りの形に操作できるという。薬をつかんだ状態で運んだあと狙った場所で放つ、などの応用が期待できる。

↑（South China Morning Post）：血管内で薬を運ぶことを目的としたナノロボット。磁場を動力源としており、さまざまな形・サイズに切断可能。別なロボットでは、ねじれて形を変えることで液体中や曲がりくねった場所を移動できる。

↑（New Scientist）：血流中を泳いで薬を運搬するナノマシン。磁力を利用した仕組みで、水泳のクロールの動きが可能になっている。

目の治療

↑（Max Planck Institute for Intelligent Systems）：眼のガラス体にある組織内を移動することに成功した「ナノプロペラ」。最小限の手術で網膜の狙った場所にピンポイントで薬を届けることを目的としている。らせん状の尾を持っているため前進できる。磁力で遠隔の操縦・制御が可能。眼の中でスムーズに動けるよう、食虫植物からヒントを得た特殊なコーティングを施している。

関連論文: Zhiguang Wu et al. A swarm of slippery micropropellers penetrates the vitreous body of the eye

↑（Science Magazine）：前の動画と同じ、目の特定の部位に最小限の手術で薬を届けるためのナノロボット。ヒトの眼の治療に実用化するまでには、まだ越えなければならない課題がいくつかある。

ナノ目薬で視力矯正

↑（VOA News）イスラエルの研究者が目薬「ナノドロップス」について解説。眼鏡・コンタクトレンズやレーシック手術に代わって、視力を矯正できる可能性があるとのこと。ナノ粒子が光の屈折率を変化させることで視力を改善できるという。※この動画の時点で、ブタの実験ではすでに有効性が確認できているとのことです。

生殖医療・精子の応用

↑（Wall Street Journal）：不妊の男性側の原因の一つに、精子の運動性が低いことが挙げられる。人工授精や体外受精という選択肢もあるが、必ずしも有効ではなく、費用も高い。このらせん構造を持つナノロボットは磁力で遠隔操作可能で、精子の移動を助けることで将来不妊治療に役立つ可能性がある。

関連記事 ⇒ 家や食品に広く混入する化学物質がヒトと犬の精子を劣化させるー最新研究

↑（Seeker）：膣の腫瘍を治療するためのナノロボット。薬を腫瘍まで直接届けるために、ウシの精子に鉄製の装具を備えさせて薬を運ぶ。

がんの治療

↑（Bloomberg）：がん治療に使われる薬は、がん細胞だけでなく、標的としていない患者自身の通常の細胞にも悪影響を及ぼす。そのため、薬を局所的にがん細胞にだけ届けられるようなナノロボットは、がん治療の副作用軽減に貢献できる可能性がある。

↑（RT America）前の動画と同じく、がん治療において、薬をがん細胞のみに直接届けるためのナノロボット。DNAの自己集合を利用して自在にナノ構造を作り出す「DNA折り紙」という手法で作られている（下の動画参照）。

DNAを材料としたナノロボットの作り方

↑「DNA折り紙」という技術を用いたナノロボットの作り方の解説動画。長い一本鎖DNAと短いDNA鎖（ステープル鎖）を一緒に混ぜるだけで、自動的に望む形に折りたたまれるとのこと。2次元だけでなく、複雑な3次元ナノ構造を作り出すことも実現できている。

番外編：その他、医療に応用できる微小なロボット

↑（IEEE Spectrum）：腸の生体検査を行うためのヒトデ型極小ロボット。温度、ph、酵素などに反応する素材でできている。

↑（Newsy）磁力などに反応して、どんな形にも集合できるキューブ型微小ロボット。微小な手術や薬の配送への応用に期待。

折り紙ロボット

↑ [Massachusetts Institute of Technology (MIT)]：熱によって自動的に起動してタスクを実行した後、自然に消滅（溶解）する「折り紙ロボット」。将来的に人体内での薬の配送や微小な手術などへの応用が期待される。（※このロボットはナノサイズではありません）

マイクロ歩行ロボット

↑（Nature）：動力源としてこれまでの磁力に代わって、新たに太陽電池（レーザーを利用）を搭載した歩行可能な極小ロボットの大量生産も可能になりつつある。

関連論文：Marc Z. Miskin et al.(2020). Electronically integrated, mass-manufactured, microscopic robots

当記事ではその中からオンラインで無料閲覧できる2017年話題になった生物学関係の研究論文を10本ご紹介します。

第63位　3Dプリンターで作った人工卵巣でマウスが出産に成功

参考動画：Newsyによる本研究の報道（英語）
3Dプリンターによってすでに耳や腎臓などの作成が試みられています。
本研究では3Dプリンターで作られた人工卵巣がマウスの体内で機能することが確認されました

今後はヒトの不妊治療などへの応用も期待されます。

※2019年にはイスラエルの研究チームが3Dプリンタで人工心臓の作成に成功しています。

⇒  3Dプリンタで人工心臓の作成に成功、患者自身の細胞などを素材にー最新研究

卵子についての研究は次の記事でも触れています。

⇒ 「卵子の数は決まっている」との定説覆す新発見、卵巣の幹細胞で不妊治療の将来に光明かー最新研究

第24位　プラスチックを分解するガの幼虫を発見

参考動画：Newsyによる本研究の報道（英語）
環境への負荷が懸念されているプラスチックですが、レジ袋などに使われるポリエチレンを分解できるガの幼虫が発見されました。本研究の知見が今後プラスチックごみ問題などに応用できる可能性も期待されます。
※2019年の研究では、イルカ・クジラ・アザラシなどの体内でマイクロプラスチックが発見されています。

⇒　マイクロプラスチックを海洋哺乳類の体内で発見、調査した全個体でー英最新研究

第17位　インスタグラムの投稿写真からAIがうつ病を診断

参考動画：Newsyによる本研究の報道（英語）

写真や動画を共有するSNS「インスタグラム」への投稿写真から投稿者がうつ病かどうかを、人工知能（AI）プログラムが人間の一般開業医よりも高い精度で診断できたと発表されました。

うつ病の人は例えば、より暗くて青色・灰色が強い写真を投稿する傾向があったようです。

本研究の成果は今後うつ病などの早期発見に役立つことが期待されます。

※うつ病やAI関連の研究については以下の記事でも取り上げています。

⇒  うつ病は脳の構造を変えるー大規模調査で判明、最新脳科学研究

⇒　あなたの顔に一瞬現れる「微表情」からAIが本音の感情を読み取る！？ー最新心理学研究

第15位　がんの原因となる遺伝子変異の3分の2はDNAの複製エラーに起因

参考動画：論文の著者Tomasetti氏らが、がんの原因に関する本研究の成果をわかりやすく解説しています（英語）

がんの原因となる遺伝子変異を引き起こす要因は３つ（環境要因、遺伝要因、細胞分裂時のDNA複製エラー）ありますが、変異の3分の2はDNAの複製エラーに起因していたようです。

DNAの複製エラーは不運としか言えないため、著者らはがん予防の自助努力をしたにも関わらずがんになってしまった患者の方々は罪悪感を感じるべきではないと主張しています。

※ナノテクノロジーを用いた新しい治療法の可能性については次の記事でも触れています。

⇒ 体内で極小ナノロボットが活躍！動画で最新医療ナノテクノロジーの応用例を紹介

第10位　人工子宮で羊の胎児を育てることに成功

参考動画：Tech Insiderによる本研究の報道（英語）

本研究では 「バイオバッグ」と呼ばれるポリエチレンの袋で、羊の胎児を育てることに成功したと発表。将来的にはヒトの早産児への応用を目指しているようです。

※早産児に関連する研究については次の記事でも取り上げています。

⇒ 人工知能AIで早産児の脳の発達度を評価、脳波を測定して自動分析ー最新研究

第8位　羽に覆われた恐竜のしっぽを琥珀中で発見

参考動画:National Geographicが本論文の琥珀画像などを取り上げています（英語）

この恐竜の羽毛は立体構造まで保存されており、羽毛の進化についての理解が深まることが期待されます。

※化石に関連する研究については以下の記事でも取り上げています。

⇒  卵からふ化直後に琥珀に閉じ込められた1億3千万年前の昆虫を発見！古生物学最新研究

⇒ 奇妙な形態のカニの化石を発見、「カニとは何か」定義が揺らぐ？ー最新研究

第7位　子供や若者の肥満が過去40年で10倍に増加

参考動画：VOA Newsによる本研究の報道（英語）

世界保健機関（WHO）などが、世界200カ国から1億人以上の身長と体重のデータを分析した結果を発表。肥満の増加傾向に対し、ジャンクフードへの課税や健康的な食事の推進など対策を呼びかけています。

※近年、ヒトの腸内細菌などの共生微生物（マイクロバイオーム）が肥満と関連していることを示す研究もあります。

⇒　驚異のヒト体内共生微生物、健康のためにあなたが知るべき5つの事実ーマイクロバイオームとは？

その他ダイエットに関連して次のような研究も発表されています。

⇒　朝食を食べることはダイエットには役立たない可能性、最新研究が示唆

⇒  「悪い脂肪」は「良い脂肪」に変わる！？脂肪細胞の新発見で肥満治療に期待

第6位　ドイツの自然保護区の飛行昆虫が約30年で4分の1以下に減少

参考動画：Atlanta Journal-Constitutionによる本研究の報道（英語）

世界的な昆虫の減少が科学者らの関心を集めています。昆虫は送粉者あるいは鳥や他の動物の食料などとして食物網において重要な役割を果たしており、生態系への影響が懸念されています。

※2019年にも世界的な昆虫の減少を報告した論文が注目を集めています。

⇒　2019年前半に話題になった生物学などの最新論文ニュースまとめ12選

第4位　ヒト胚にCRISPR遺伝子編集を用いて遺伝病の原因遺伝子を修正

参考動画：Al Jazeera Englishによる本研究の報道（英語）

本研究では、ヒトの受精卵にCRISPRゲノム編集を用いて、遺伝性心筋症の原因となる遺伝子変異を除去したと発表。倫理的問題を含めて議論が巻き起こっています。

※ゲノム編集・CRISPRの概要や応用例については、以下の記事でも解説しています。

⇒ ゲノム編集・CRISPRとは？図や動画でわかりやすく簡単に原理・応用例や倫理的問題を解説

⇒ 世界初の遺伝子編集ベビーを誕生させた中国研究者、自ら語る【動画】

⇒ 遺伝子ドライブとは？原理・メカニズムの要点を簡潔に解説（動画・図説あり）

第1位　脂肪や炭水化物の摂取と心臓血管疾患・死亡率との関連についての調査結果

世界18カ国から35～70歳の10万人以上の食生活について大規模に調べた結果、次のようなことなどがわかりました。

★炭水化物の摂取量が高いことは高い死亡リスクと関連

★脂肪の摂取量が高いことは低い死亡リスクと関連

★飽和脂肪の摂取量が高いことは、低い脳卒中リスクと関連

論文の著者らは、炭水化物や脂肪について従来の食事ガイドラインを見直すべきと主張しています。

※この論文自体の問題点や論文解釈の注意点などについて詳しく指摘しているサイトもありましたのでリンクを載せておきます。

※2018年には、この研究結果とは違って「炭水化物の摂取量はほどほどがよい」との研究がThe Lancet Public Healthに発表され、話題となりました。詳細は下のリンクから2018年のまとめをご覧ください。

2018年のまとめはこちら！

⇒　2018年に話題になった生物学などの論文ニュースまとめ10選

ネイチャーの姉妹誌「サイエンティフィック・リポーツ」に先月掲載されたNing Wang氏らの研究では、大人になってからも卵母細胞が作られており、妊娠に直接関わっていることがわかった。

将来的に不妊治療の方法が改善され、閉経の年齢を遅らせられるようになる可能性もある。

「生まれた時点で卵子数は決まっている」という定説

ほぼすべての動物のオスでは、大人になってからも精子が作られる。

一方メスの場合は、ハエと魚類では、卵巣に生殖幹細胞（卵原幹細胞）があり、成体になってからも卵子が作られていると考えられている。

これまでの定説として、つい最近までは、哺乳類のメスの一生分の卵子数は生まれた時点で決まっており、出生後は増えないと考えられていた。

しかしこの定説が近年覆りつつある。

定説を覆す新発見が続々と発表

2004年にネイチャーに掲載された研究では、マウスの卵巣に卵母細胞や卵胞の生産に関わる幹細胞が発見された。

2009年にネイチャー・セルバイオロジーに掲載された研究では、マウスの幹細胞を単離して卵巣に移植し子供を作ることに成功した。

その後、多くの論文でマウス以外の哺乳類でも、ウシや霊長類・ヒトの卵巣で卵原幹細胞の存在が報告される。

哺乳類の卵原幹細胞の発見はこれまでの常識を覆すもので、多くの議論が巻き起こった。

2012年にネイチャー・メディシンで発表された研究では、22～33歳の女性6人の卵巣から、卵子を作り出せる幹細胞が発見された。（以下は関連動画）

参考：nature videoによる、2012年の論文の著者Jonathan L. Tilly氏のインタビュー動画（英語のみ）

大人になってから作られた卵子は役に立っているのか？

このように卵原幹細胞の研究については多くの進展が見られる。

しかし、
哺乳類の成体の卵巣で幹細胞から新たに作られた卵子が実際にどれだけ役に立っているかについてはまだよくわかっていなかった。

今回のNing Wang氏らの研究では、

 大人になってから作られた卵子も妊娠に役立っている

Ning Wang氏らの研究で幹細胞を識別して追跡したところ、卵に分化したあと受精して子供ができ、その子供は正常に発育してさらに子供を作った。

管理人チャールズの感想

この論文の考察が正しければ、卵子の数についてのこれまでの定説を覆すことになり、大変インパクトのある研究だと思います。人々の常識が変わる日はそう遠くないかも知れません。

論文の著者の一人であるJonathan L. Tilly氏はOvaScience（オバサイエンス）というスタートアップ企業でミトコンドリアを利用した不妊治療などをすでに提供しているようです。

将来的には、この幹細胞を利用して体外で卵子を作ったり、閉経の時期を遅らせたりといった生殖医療技術が生まれるかも知れませんね。

関連記事 ⇒ 家や食品に広く混入する化学物質がヒトと犬の精子を劣化させるー最新研究