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⇒　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10選

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ゲノム編集だけではないCRISPR、ウイルスの検出・破壊で医療へ応用【最新研究】

チャールズ（管理人） — Sat, 12 Oct 2019 11:04:27 +0000

CRISPRといえばゲノム編集が有名ですが、他の方法でも医療への応用が可能なようです。

学術誌「モルキュラー・セル」に2019年10月に掲載されたCatherine A.Freije氏らの論文では、CRISPRのCas13という酵素によってRNAウイルスを検出・破壊する方法が発表されています。

ウイルスに対する治療薬の開発

現在のところ、ウイルスに対する治療薬やワクチンは十分ではないようです。

ヒトの病気の原因となるウイルスは多様で、新たな病原体が出現したり、また、薬剤耐性を急速に進化させたりするため、それらに柔軟に対応できるような新たな抗ウイルス薬の開発が必要とされているとのことです。

CRISPRを利用して、RNAウイルスを検出・破壊

今回、Catherine A.Freije氏らの研究では、CRISPRのCas13という酵素を利用してウイルスを検出・破壊する方法を開発したようです（下図参照）。

↑インフルエンザAウイルス（IAV）などのRNAをCas13で検出・破壊する仕組みの模式図。どのターゲット（標的）を狙うかもプログラム可能なようです。（Catherine A.Freije氏らの論文[CC]より引用）

CRISPRではDNAをターゲットとするCas9が有名かと思いますが、今回の研究で用いられたCas13はRNAを切断できるようです。

インフルエンザウイルス、エボラウイルス、ジカウイルスといったヒトの病気を引き起こすウイルスの多くはRNAウイルスだそうです。

CRISPRは自然界ではもともと、細菌がバクテリオファージに対抗するための免疫システムだったと言われていますので、今回の発明ではそれをうまく医療に応用したようですね。

※CRISPR・ゲノム編集の概要についてはこちらの記事でまとめています

ノーベル賞候補ともいわれるゲノム編集技術（→追記：2020年ノーベル化学賞）。この衝撃的な最新テクノロジーは私たちの社会や生活を大きく変えつつあります。まだ日本語でわかりやすい説明が少ないように思いますので、英科学誌「ネイチャーコミュニケ...

Cas13を用いてウイルスを検出する方法は、以前からすでに確立されていたようで、「SHERLOCK」と呼ばれているようです（下の動画参照）。

参考動画｜McGovern Institute：Cas13を利用してウイルスを検出する「Sherlock」システムについての解説。たとえば、エボラウイルスの大流行時に現場でウイルスを検出することなどに利用できる可能性があるようです（英語のみ）

管理人チャールズの感想

ゲノム編集以外の方法でCRISPRを医療に応用した、興味深い研究でした。ウイルスと戦うために細菌がもともと持っていた、いわば自然の武器をそのまま生かそうというのは、もしかすると賢明な方法なのかもしれないですね。

参考文献・出典論文（Creative Commons）Freije, C.A.; Myhrvold, C.; Boehm, C.K.; Lin, A.E.; Welch, N.L.; Carter, A.; Metsky, H.C.; Luo, C.Y.; Abudayyeh, O.O.; Gootenberg, J.S.; et al. Programmable Inhibition and Detection of RNA Viruses Using Cas13. Mol. Cell 2019, 76, 826–837. https://doi.org/10.1016/j.molcel.2019.09.013

HIVの除去にマウスで成功ー抗ウイルス薬とゲノム編集を併用、完治治療へ向け一歩前進か【最新研究】

抗ウイルス薬を用いる現在のHIV（ヒト免疫不全ウイルス）治療では、HIVは完治しないため、薬を一生飲み続ける必要があるようです。しかし今回、英科学誌「ネイチャー・コミュニケーションズ」に2019年7月に掲載されたPrasanta K. Da...

遺伝子ドライブとは？図や動画で原理・メカニズムをわかりやすく解説

遺伝子ドライブの概要に関してわかりやすい日本語の情報がまだ少ないため、ハーバード大学ヴィース研究所が公開している動画やMITメディアラボのK.M.Esvelt氏の論文などを引用しながら、遺伝子ドライブの原理・仕組みなどについて簡単にまとめて...

ゲノム編集で生まれた角のない牛に細菌DNAの混入が発覚ー意図しない外来遺伝子が導入

企業がゲノム編集によって家畜の遺伝子を改変したときに、意図しないDNAが組み込まれてしまったことに気づかず、そのまま見過ごされてしまっていたようです。生物学プレプリントサーバ「bioRxiv」で2019年7月に公開されたAlexis L....

2018年11月に世界で初めて遺伝子編集した双子の赤ちゃんを誕生させたと発表して、メディアや科学者たちから強い批判を浴びている中国の賀建奎（フー・ジェンクイ）氏。受精卵のゲノム編集は、倫理的な問題などから、中国を含む多くの国で規制されてい...

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ゲノム編集でアルビノのトカゲが誕生【最新研究】

チャールズ（管理人） — Wed, 25 Sep 2019 03:51:18 +0000

ゲノム編集をハ虫類に応用するのはこれまで技術的に難しかったようですが、今回トカゲで成功したようです。

学術誌「セル・リポーツ」に2019年8月に掲載されたAshley M.Rasys氏らの研究では、CRISPR Cas9（クリスパーキャスナイン）と呼ばれるゲノム編集技術によって、アムールトカゲの狙った遺伝子を改変して、アルビノ（白化）個体を生み出すことに成功したようです。

さまざまな動物でゲノム編集技術が応用されている

これまでに、すでに多くの魚類・両生類・鳥類・ホ乳類で、ゲノム編集による遺伝子の直接的な操作が行われています。

一般的には、精子と卵が受精した直後の一細胞期の胚にゲノム編集に必要な要素を注入することで遺伝子操作を行うようです。

※ゲノム編集の概要については次の記事で解説しています

リンゴやコーンを食べるカイコが誕生、ゲノム編集で味覚の遺伝子を破壊ー最新研究

しかし、ハ虫類では

・体内受精（受精のタイミングがわかりにくい）

・扱いにくい、柔らかい卵殻

・産卵前に胚発生が始まってしまう

などの特徴があるため、これまでゲノム編集技術をハ虫類に応用することは難しかったようです。

今回の動物実験で行われた、新しいゲノム編集の方法・手順

↑今回トカゲの実験で行われたゲノム編集の手順（Ashley M.Rasys氏らの論文[CC]より引用）

今回の研究では、麻酔手術によって、トカゲの卵巣内にある受精前の卵細胞にゲノム編集のための要素を注入したようです。

参考動画｜Daily Mail：本研究でのトカゲの実験手順（麻酔・手術・注入など）の実演

遺伝子編集が成功して、アルビノのトカゲが誕生

↑ゲノム編集によって生まれたアルビノのトカゲと通常の個体（Ashley M.Rasys氏らの論文[CC]より引用）

遺伝子を改変することに成功して、産卵された卵からアルビノのトカゲが孵化したようです。

なぜアルビノ関連の遺伝子をターゲットに選んだのか？

今回、ゲノム編集のターゲットとして、チロシナーゼ遺伝子が選ばれた理由は、

・多くの脊椎動物にとって致命的でない

・アルビノになるため、ゲノム編集の結果が容易に判別できる

・アルビノに関連する目の病気を研究するモデル生物を作りたい

といった目的・背景があったようです。

今回の実験では、狙った遺伝子の改変効率はあまり高くなかったようですが、今後はこのトカゲ以外のハ虫類や、鳥類にもこの手法が応用できる可能性が期待されているようです。

管理人チャールズの感想

ゲノム編集のハ虫類への応用に成功したというニュースでした。ゲノム編集技術は、幅広い生物で応用が進んでおり、昨年は中国で、ゲノム編集によりHIV耐性を持つとされる赤ちゃんが生まれたニュースが大きな物議を醸していましたね。今後も目が離せない技術です。

主要参考文献・出典情報（Creative Commons）Rasys, A.M., Park, S., Ball, R.E., Alcala, A.J., Lauderdale, J.D. & Menke, D.B. (2019) CRISPR-Cas9 Gene Editing in Lizards Through Microinjection of Unfertilized Oocytes. Cell Reports, 28(9):2288–2292.e3. DOI: https://doi.org/10.1016/j.celrep.2019.07.089

様々な生物へのゲノム編集の応用例やニュースは、以下の記事でも取り上げています。

カイコの幼虫は、なぜ桑の葉しか食べないのだろう？その原因と考えられる遺伝子が見つかった。米科学誌「プロス・バイオロジー」に2019年2月に掲載されたZhong-Jie Zhang氏らの研究では、味覚受容体に関連すると思われる遺伝子を破壊する...

CRISPRを応用した最新害虫管理方法、ゲノム編集で卵から不妊雄のみ発生

CRISPRによるゲノム編集を応用した、新たな害虫駆除方法が発明された。2019年1月に英科学誌「ネイチャー・コミュニケーションズ」に掲載されたNikolay P. Kandul氏らの論文によれば、ゲノム編集によって不妊のオスしか発生しない...

ゲノム編集で生まれた角のない牛に細菌DNAの混入が発覚ー意図しない外来遺伝子が導入

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性別の決定は精子の速度が鍵？「産み分け」の新しい簡単な方法を発明ー最新研究

チャールズ（管理人） — Wed, 18 Sep 2019 03:39:03 +0000

子の性別を産み分けるための、簡便な方法が新たに開発されたようです。

米科学誌「プロス・バイオロジー」に2019年8月に掲載された梅原崇氏らの論文では、X染色体を持つ精子とY染色体を持つ精子を、遺伝子活性にもとづく運動性の違いを利用して分離することによって、人為的に子の性別を決定できる新しい方法が発表されています。

男の子？女の子？性別はどのように決まる？

参考動画｜TED-Ed：さまざまな動物の性別決定の仕組み・原理をわかりやすく解説（日本語字幕あり）

ヒトなど哺乳類では一般的に、性染色体がXXの場合は女の子、XYの場合は男の子となります。母親はXXとなっていてX染色体しか持っておらず、父親はXYですので、子供の性別は父親の精子の性染色体がXかYかによって決まります。

そのため、子供が男の子になるか、女の子になるか、その確率は基本的に50%となります。

他の動物では、遺伝子ではなく環境によって性が決まる種もいるようですね。

今回の論文で発表された新たな「産み分け」方法

速度の違いを利用してX精子とY精子を分離！

性染色体のXとYでは遺伝子が異なりますが、これまではX精子とY精子に機能的な違いはないと考えられていたようです。

ただし、X精子とY精子の運動性の違いについては、これまでの研究で、

・pH（ペーハー）が低かったり（酸性）、温度が高い条件ではY精子の方が急速に運動性が低下

・逆に、pHが高い（アルカリ）条件ではX精子の運動性が低下

することなどが報告されているとのことです（例えば、Oyeyipo IP et al. 2017）。

今回のマウスを用いた研究では、薬剤処理することによって、このXとYの遺伝子の違いが、X精子とY精子の運動性の違いとなって現れたようです。

↑化学処理によって、X精子（右）のみで運動性（速度）が低下した（梅原崇氏らの論文[CC]より引用）

このような運動性の違いを利用することで、X精子とＹ精子を従来よりも簡単に分離することに成功したようです。

これらの分離した精子を選択的に体外受精させることで、８０%以上の確率でオス・メスを産み分けることができた、とのことです。

今回の実験はマウスで行われましたが、すでにウシでは体外受精で、ブタでは人工授精により雌雄の産み分けに成功するなど、他の哺乳類への応用もすすんでいるようです。

主要参考文献・出典情報（Creative Commons）

Umehara T, Tsujita N, Shimada M (2019) Activation of Toll-like receptor 7/8 encoded by the X chromosome alters sperm motility and provides a novel simple technology for sexing sperm. PLoS Biol 17(8): e3000398. https://doi.org/10.1371/journal.pbio.3000398

・広島大学のプレスリリース（日本語）

管理人チャールズの感想

精子による子供の性の産み分けについて、占いや迷信だけではなく、科学的な根拠・エビデンスが存在したんですね。今まで知りませんでした。

ただ、今回の新しい手法を人間に適用することは技術的に可能だとしても、安全面や倫理面などではまだ慎重な議論が必要かもしれませんね。

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ゲノム編集で生まれた角のない牛に細菌DNAの混入が発覚ー意図しない外来遺伝子が導入

チャールズ（管理人） — Thu, 12 Sep 2019 23:50:41 +0000

企業がゲノム編集によって家畜の遺伝子を改変したときに、意図しないDNAが組み込まれてしまったことに気づかず、そのまま見過ごされてしまっていたようです。

生物学プレプリントサーバ「bioRxiv」で2019年7月に公開されたAlexis L. Norris氏らの論文によれば、ゲノム編集によって角をなくしたウシの遺伝子を外部機関が調べた結果、外来の細菌の遺伝子が意図せずにウシのDNAに組み込まれてしまっていたことが発覚したようです。

アイキャッチ画像：ゲノム編集で生まれた角のない牛と通常の牛（Alison L. Van Eenennaam氏らの論文[CC]より引用）

ゲノム編集による家畜の遺伝子の改変

参考動画｜SciFri：ゲノム編集によって角が生えないように遺伝子を改変したウシについての解説動画（英語のみ）

ウシの角は他個体や飼育者を傷つける危険性などがあるため、乳牛ではしばしば、子牛の段階でまだ成長していない角を熱によって取り除く（除角）ようです。しかし、この除角は痛みを伴うため、動物福祉の観点から問題視されており、ゲノム編集はその代替策として期待されている面があるようです。

ゲノム編集された除角牛の遺伝子から、意図しない細菌のDNAを発見

今回、FDA（アメリカ食品医薬品局）がゲノム編集された除角牛の遺伝子を調査した結果、目的の遺伝子を導入するために使われた鋳型プラスミド（細菌のDNA）が、意図せずウシのゲノムに組み込まれてしまっていたことが確認されたようです。

↑a：鋳型プラスミド　b：編集されていない遺伝子　c：編集された遺伝子 ⇒ 一方の対立遺伝子にはプラスミドの一部と導入遺伝子の余分なコピーが組み込まれてしまっている（Alexis L. Norris氏らの論文[CC0]の図を引用）

この牛に組み込まれたプラスミドには抗生物質耐性遺伝子などが含まれていたようですが、牛そのものへの潜在的な影響や、この牛を人間が食べる場合の安全性などについては、この論文では特に言及されていません。

企業や研究者がゲノム編集による意図しない遺伝子変異を見過ごさないためには、既存のスクリーニング技術をさらに改良することが必要なようです。

主要参考文献・出典情報（CC0）Alexis L. Norris, Stella S. Lee, Kevin J. Greenlees, Daniel A. Tadesse, Mayumi F. Miller, Heather Lombardi. Template plasmid integration in germline genome-edited cattle. bioRxiv 715482; doi: https://doi.org/10.1101/715482

管理人チャールズの感想

昨年末には、中国でゲノム編集によりHIV耐性を持つように遺伝子改変された赤ちゃんが誕生し、大きな物議を醸していましたね。

最近では、医療面への応用だけでなく、遺伝子改変した家畜や作物など、ゲノム編集食品の規制・表示についても色々と議論が行われているようです。

潜在的なメリットとデメリット、安全性や倫理的な問題など考えるべきことはたくさんありますが、ほとんどの全ての人がいずれは向き合わざるを得ない重要なテーマだと思います。

ゲノム編集については以下の記事でも取り上げています。

ゲノム編集をハ虫類に応用するのはこれまで技術的に難しかったようですが、今回トカゲで成功したようです。学術誌「セル・リポーツ」に2019年8月に掲載されたAshley M.Rasys氏らの研究では、CRISPR Cas9（クリスパーキャスナ...

ゲノム編集でアルビノのトカゲが誕生【最新研究】

リンゴやコーンを食べるカイコが誕生、ゲノム編集で味覚の遺伝子を破壊ー最新研究

HIVの除去にマウスで成功ー抗ウイルス薬とゲノム編集を併用、完治治療へ向け一歩前進か【最新研究】

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なぜ左利きになる？遺伝子や脳の違いが判明ー最新研究

チャールズ（管理人） — Thu, 12 Sep 2019 00:58:43 +0000

なぜある人は左利きになるのか？その理由の一端や、左利きの人の特徴などが遺伝子の研究で明らかになりました。

神経学雑誌「BRAIN」に2019年9月に掲載されたAkira Wiberg氏らの論文によれば、左利きに関連する遺伝子座が特定されたとのことです。また、左利きの人では、左右の脳の言語ネットワークの機能的つながりが強まっていることがわかった他、パーキンソン病や統合失調症と利き手との新たな関連もみつかったようです。

参考動画｜PIX11 News：本研究の概要についてのニュース報道（英語のみ）

「左利き」についての科学

少なくとも旧石器時代以降、90％におよぶヒトが、左手よりも右手を好んで使ってきたようです。

大多数の人が右利きに進化したことは、脳の左半球への言語機能の偏り（側性化）で説明できると一般には考えられているようです。

次のTEDの動画では、左利きにまつわる背景や左利きの人がいる理由について、遺伝子や進化の視点を含めて解説されています。

なぜ左利きの人がいるのか？

参考動画｜TED-Ed：「左利きの人がいる理由」（日本語字幕あり）

世界ではいまだに、左利きの子供が右手を使うように矯正しようとする習慣がふつうにみられるようです。

また、英語で「右」を意味する”right”は同時に「正しい」といった意味を持ちますが、これは他の多くの言語でもみられるようです。

利き手に遺伝が関連していることを示す研究はあるようですが、まだ全貌は明らかになっていないようです。

左利きの人が少数の割合で存在し続けてきた進化的な理由

以下のような競争と協力のバランスによって左利きの割合は少数に維持されてきた、という仮説が上の動画では解説されています。

・競争でのメリット（少数派であることが有利になる = 負の頻度依存選択）

例：野球やボクシングでは、少数派である左利きが活躍しやすい（サウスポー、レフティー）。

・協力でのデメリット（道具の共有などで少数派は不利になる）

例：はさみやゴルフクラブなどは右利き用に作られたものの方が入手しやすく、不便。

本研究でわかったこと

UKバイオバンク登録者の脳の画像や遺伝子に関するデータなどを用いて、利き手との関連を調べた結果、以下のことなどがわかったようです。

↑左利きの人では、左右の脳の言語ネットワークに強いつながりがみられたという。左が左脳、右が右脳で、色はブローカ野[緑、Aの黄色]、側頭平面[緑、Aの黄色]、上側頭溝[緑、Bの黄色]などを示す。（Akira Wiberg氏らの論文[CC]の図を引用）

・左利きに関連する４つの遺伝子座が特定された

・それらの遺伝子には微小管など脳の構造に関わるものが含まれていた

・左利きの人では、言語に関する左右の脳の領域で機能的に強いつながりがみられた

・左利きに関連する遺伝子と統合失調症との間には正の相関がみられた一方、パーキンソン病との間には負の相関がみられた

左右の脳の連携によって左利きの人の方が言語能力が高い、という可能性について調べるには、今後のさらなる研究が必要とのことです。

主要参考文献・出典情報（Creative Commons）Akira Wiberg, Michael Ng, Yasser Al Omran, Fidel Alfaro-Almagro, Paul McCarthy, Jonathan Marchini, David L Bennett, Stephen Smith, Gwenaëlle Douaud, Dominic Furniss, Handedness, language areas and neuropsychiatric diseases: insights from brain imaging and genetics, Brain, Volume 142, Issue 10, October 2019, Pages 2938–2947, https://doi.org/10.1093/brain/awz257

管理人チャールズの感想

左利きについての興味深い最新研究でした。私も幼いころは左利きだったようですが、矯正されたのか、自然に変えたのか、物心ついたときには主に右手を使用するようになってました。

ただ、今でもパソコンのマウスは片方の手だけだと疲れるからどちらの手も使うなど、わりと器用に使えてますね（笑）

次の記事もおすすめです！

5本指よりも器用？6本指を持つ多指症の人たちの高い能力が明らかにー最新研究

生まれつき指が5本より多い「多指症」と呼ばれる人たちには、指を操るうえでメリットがあるようです。英科学誌「ネイチャー・コミュニケーションズ」に2019年6月に掲載されたC. Mehring氏らの研究では、1つの手に6本の指を持つ多指症の被...

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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10選

チャールズ（管理人） — Thu, 16 May 2019 18:56:33 +0000

2019年前半に世界的に話題になった論文・ニュース*をまとめました。生物に関係する話題や、健康・環境・テクノロジーなど、当サイトに関連する様々な分野の最新研究を取り上げています。

ソースの学術論文の大半はオンラインで無料で閲覧できますので、より正確で詳細な情報を知りたい方はリンクから一次資料をご覧ください。

*当記事作成時点（2019年5月）でAltmetricの値が1801 ～ 8504の論文・ニュースを集めました。

死んだブタの脳を一部再生させることに成功

参考動画｜Bloomberg Markets and Finance ：本研究の概要を解説したニュース報道

イェール大学の研究者らが死後4時間経過したブタの脳を一部回復させることに成功。死の定義を揺るがしかねない研究成果であり、医療への応用が期待されると同時に倫理的な問題提起もなされているようです。

出典Vrselja, Z., Daniele, S.G., Silbereis, J. et al. Restoration of brain circulation and cellular functions hours post-mortem. Nature 568, 336–343 (2019). https://doi.org/10.1038/s41586-019-1099-1

世界で昆虫が急速に減少中

参考動画 | Al Jazeera English：本研究の概要を解説したニュース報道

世界の昆虫種の半数近くが急速に減少しており、3分の1は絶滅の危機に瀕しているとの警告がレビュー論文にて発表されています。主な原因は農地への転換といった生息地の変化と考えられ、他にも農薬や化学肥料などによる汚染や、侵入種・気候変動などが影響しているようです。

※2017年にも、大規模な昆虫の減少を報告した論文が話題となりました。

⇒　2017年話題になった生物学の最新ニュース・論文まとめ10選

出典Sánchez-Bayo, F. and Wyckhuys, K.A., 2019. Worldwide decline of the entomofauna: A review of its drivers. Biological Conservation, 232, pp.8-27. https://doi.org/10.1016/j.biocon.2019.01.020

除草剤グリホサートへの曝露は、がんのリスク増加と関連

参考動画 | Al Jazeera English：アメリカの裁判所が、除草剤「ラウンドアップ」を販売したモンサントに対して末期がん患者へ約320億円の支払いを命じたことを報じるニュース動画

モンサント社（現バイエル社）の商品名「ラウンドアップ」で知られる除草剤グリホサートは世界中で広く使用されていますが、その健康・環境への影響については議論が続いています。

本論文ではメタ解析の結果、グリホサートを成分とする除草剤にさらされることが、リンパ系のがんである非ホジキンリンパ腫のリスク増大と関連していることが示されたようです。

※2018年にはグリホサートがミツバチの腸内細菌をかく乱することで間接的に悪影響を及ぼしている可能性が報告され、注目を集めました。

⇒　除草剤グリホサートに世代を越える毒性のリスクかーラット動物実験の結果

2019年には次の論文も話題になりました。

出典Zhang, L, Rana, I, Shaffer, RM, et al. Exposure to glyphosate-based herbicides and risk for non-Hodgkin lymphoma: a meta-analysis and supporting evidence. Mutat Res 2019; 781: 186–206. https://doi.org/10.1016/j.mrrev.2019.02.001

マンモスの化石から取り出した細胞核が動いた

参考動画｜Mashable：本研究の概要を解説したニュース報道

近畿大学の研究者らが、シベリアの永久凍土で見つかった2万8千年前のマンモスの化石から細胞の核を取り出してマウスの卵子に移植したところ、動きを確認できたようです。マンモスのクローン誕生までの道のりはまだ遠そうですが、一歩前進、とのことです。

参考動画｜毎日新聞：マンモス細胞核に生命現象、分裂初期の動きを観察

出典Yamagata, K., Nagai, K., Miyamoto, H. et al. Signs of biological activities of 28,000-year-old mammoth nuclei in mouse oocytes visualized by live-cell imaging. Sci Rep 9, 4050 (2019). https://doi.org/10.1038/s41598-019-40546-1

幹細胞移植でHIVが消滅、2人目の症例

参考動画 | ITV Newsによるニュース報道

エイズの病原体であるHIV（ヒト免疫不全ウイルス）に対して耐性を持つドナーから幹細胞の移植を受けることによって、患者からHIVが消滅したようです。世界で2人目の症例とのことです。

HIVが白血球に侵入するために利用する白血球表面の受容体CCR5に変異があることにより、HIV耐性が生じているようです。

※2018年には、このCCR5遺伝子をゲノム編集によって改変した赤ちゃんを中国の研究者が誕生させ、国際的に批判が集中しました。

⇒　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】

2019年にはゲノム編集を利用したHIV治療について、次のような研究も発表されています。

⇒　HIVの除去にマウスで成功ー抗ウイルス薬とゲノム編集を併用、完治治療へ向け一歩前進か

出典Warren M. Second Patient Free of HIV After Stem-Cell Therapy. Nature (2019). Available online at: https://www.nature.com/articles/d41586-019-00798-3 (accessed March 23, 2020)

MMR（3種混合）ワクチンで自閉症のリスクは増加しない

参考動画｜CBS 17：本研究の概要を解説したニュース報道

麻疹（はしか）、流行性耳下腺炎（おたふくかぜ）、風疹の新3種混合（MMR）ワクチンの接種によって自閉症のリスクは増加しない、との結果がデンマークで生まれた子供65万人以上を調査した最新研究で報告されています。

MMRワクチンと自閉症の関連を指摘して物議を醸したウェイクフィールド氏の論文は2010年にすでに完全に撤回されていますが、ワクチンをめぐる社会的な混乱はいまだに続いているようです。

出典Hviid A, Hansen JV, Frisch M, et al. Measles, Mumps, Rubella Vaccination and Autism: A Nationwide Cohort Study. Ann Intern Med. 2019;170:513–520. [Epub ahead of print 5 March 2019]. doi: https://doi.org/10.7326/M18-2101

植物の遺伝子を改変して光合成効率の向上に成功

参考動画｜IGBIllinois：本研究の概要を論文の著者らが解説した動画

イリノイ大学の研究者らが、植物のタバコの遺伝子を改変することによって、光合成の効率を高めて生産量を40%高めることに成功したようです。

光合成により生み出される有害な副産物などを処理するプロセスである光呼吸を効率化するショートカットを作成したとのことで、将来的には米や小麦・大豆といった作物の生産量増大への応用が期待されます。

出典Paul F. South, Amanda P. Cavanagh, Helen W. Liu, Donald R. Ort. Synthetic glycolate metabolism pathways stimulate crop growth and productivity in the field. Science, 2019; 363 (6422): eaat9077 DOI: 10.1126/science.aat9077

3Dプリントで人工心臓の作成に成功

参考動画｜Washington Post：本研究の概要を解説したニュース報道

イスラエル・テルアビブ大学の研究者らが、3Dプリンタによって患者自身の細胞などを素材にした人工心臓を作ることに成功しました。拒絶反応を起こさないなどのメリットがあると考えられているようです。この論文については次の記事で少し詳しく取り上げています。

⇒　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

関連記事　⇒　サイボーグ技術が現実に！機械と人間の融合ー最新テクノロジー動画集

出典Nadav Noor, Assaf Shapira, Reuven Edri, Idan Gal, Lior Wertheim, Tal Dvir. 3D Printing of Personalized Thick and Perfusable Cardiac Patches and Hearts. Advanced Science, 2019; 1900344 DOI:10.1002/advs.201900344

人工知能AIが脳の情報を解読して言語化に成功

参考動画 | UCSF Neurosurgery：本研究の概要を解説した動画

カリフォルニア大学の研究者らが、脳活動の信号を解読して、音声を合成することに成功したようです。被験者に文章を声を出して読み上げてもらったときの脳活動を記録したあと、人工知能によって唇・顎・舌・喉の動きと関連する脳の信号を復号化したとのことです。

将来的には、脳梗塞や、全身の筋肉が動かなくなるALSなどによって話すことができくなった人たちのコミュニケーションツールの開発が期待されます。

ブレインマシンインターフェースや人工知能・脳に関する研究は次の記事でも取り上げています。

⇒　脳で機械を直接操作するBMIで将来「心のプライバシー」が問題に？最新動画集

⇒　人工知能AIが脳を解読して、心の中のイメージの画像化に成功

出典Anumanchipalli, G.K., Chartier, J. & Chang, E.F. Speech synthesis from neural decoding of spoken sentences. Nature 568, 493–498 (2019). https://doi.org/10.1038/s41586-019-1119-1

北磁極が予想以上の速さで移動中、原因は不明

参考動画｜RT America：北磁極がロシアに向かって急速に移動していることを報じたニュース動画

固定した北極点とは異なり、コンパスが指す北である「北磁極」は常に移動していますが、近年その速さは想定を超えており、現在はシベリアに向かっているようです。

参考動画｜Tech Insider：北と南の磁極が逆転する現象（ポールシフト）がもしも起こったらどうなるか、などについて解説した動画

北磁極の移動速度が加速している原因は、科学者たちにとっても今のところ不明のようです。

出典Alexandra Witze. Earth’s magnetic field is acting up and geologists don’t know why. Nature. 2019 Jan;565(7738):143-144. doi: 10.1038/d41586-019-00007-1

日本語版（ネイチャー・ダイジェスト）はこちらで読めます　⇒　磁極の動きが速過ぎる！

2019年も、これからさらにどんな面白い論文が出てくるのか、今から楽しみです。可能な限り当サイトでも紹介できればと思っていますので、今後ともよろしくお願いします。

（2020年追記）※2019年の年間のAltmetricトップ100ランキングをもとに、面白いと感じた論文を新たに10本選んで、次の記事にまとめています↓

⇒ 2019年話題になった最新科学論文・ニュースまとめ10選

※2020年の記事も追加しました↓

⇒　2020年話題になった科学論文ニュースまとめ10選

ここ数年で話題になった他の研究はこちら！

⇒　2017年話題になった生物学の最新ニュース・論文まとめ10選

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除草剤グリホサートに世代を越える毒性のリスクかーラット動物実験の結果

チャールズ（管理人） — Thu, 25 Apr 2019 14:58:25 +0000

商品名「ラウンドアップ」で知られる除草剤グリホサートが人や動物の健康に及ぼす影響・安全性については、激しい議論が続いているようだ。英科学誌「サイエンティフィック・リポーツ」に2019年4月に掲載されたDeepika Kubsad氏らの研究によれば、ラットを用いた動物実験の結果、グリホサートにさらされた個体の孫世代、ひ孫世代で前立腺・腎臓・卵巣の病気や肥満、出産異常などが増加することがわかったという。

アイキャッチ画像：価格.comのページより引用

除草剤グリホサート（商品名：ラウンドアップ）とは？

グリホサート（化学名：N-ホスホノメチルグリシン）は、1950年に発見され、モンサント社（現・バイエル社）によって1970年代にその除草剤活性のために「ラウンドアップ」として商品化された。グリホサートは、おそらく世界で最も広く使用されている除草剤だという。

アメリカにおける農業でのグリホサート使用推定量（2015年）：色が最も濃い地点では、1平方キロメートルあたり約15.5kg以上使用している。（Deepika Kubsad氏らの論文[CC] の補足資料より引用）

グリホサートの作物別使用推定量：グリホサート使用量は近年増加傾向にあり、特にトウモロコシや大豆での使用が目立っている。（Deepika Kubsad氏らの論文[CC] の補足資料より引用）

グリホサートの作用機構

グリホサートは、植物の芳香族アミノ酸代謝に関わる酵素（5-エノールピルビルシキミ酸-3-リン酸合成酵素, EPSPS）を阻害することによって、タンパク質を欠乏させ、最終的に植物を死に至らしめる。

グリホサートが作用するこの生化学経路は、脊椎動物には存在しない。このことから、人体やその他の哺乳類に対するグリホサートの有害性は低いはずだという想定が導かれている。

※2018年の論文では、ミツバチの共生微生物（腸内細菌）がこの酵素（EPSPS）を持っているためにグリホサートの影響を受け、共生微生物がかく乱されることで間接的にミツバチが悪影響を受けている可能性が報告されています。

グリホサートの毒性

しかし、グリホサートの毒性については、多くの矛盾する報告がある。2015年にIARC（国際がん研究機関）はグリホサートをグループ2A「ヒトに対しておそらく発がん性がある」に分類した。この分類に対しては批判的な意見もある（例えばBrusick et al.,2016）。

グリホサートへの直接的なばく露が自閉症などの病気と関連しているとの疫学研究報告もあるが、適切な動物実験や臨床試験はまだ行われていない。マウスやラットなど哺乳類を用いた動物実験では、グリホサートへの直接的なばく露によって、生殖毒性、出生異常、精子生産の減少などが報告されている（例えばGarry et al., 2002）。また、肝臓や精巣の病気、子宮の異常、卵巣でのステロイド生産の減少などを引き起こすとの報告がある。一方、ヒトについての少数の疫学研究を評価したレビュー論文では、グリホサートの直接ばく露によるヒトの発達・生殖へのリスクはないと結論づけている報告もあるという。

グリホサートが世代を越えて影響する可能性

これまでの研究では、グリホサートの直接的なばく露が注目されてきた。しかし、継続的に直接ばく露されていない次世代への影響など、世代を越えたグリホサートの潜在的危険性を調べた研究はまだない。そこで、今回、Deepika Kubsad氏らの研究では、ラットを用いた動物実験で、子、孫、ひ孫など世代を越えるグリホサートの影響を調べた。

実験の結果：孫世代、ひ孫世代で病気などが増加

グリホサートの世代を越える影響の概念図（Deepika Kubsad氏らの論文 [CC] の図を改変）

オスのラットの結果（Deepika Kubsad氏らの論文 [CC] より引用）

メスのラットの結果（Deepika Kubsad氏らの論文 [CC] より引用）

ラットを用いた動物実験の結果、妊娠中にグリホサートにさらされた個体の孫世代、ひ孫世代で前立腺・腎臓・卵巣の病気や肥満、出産異常などが増加していた。

直接グリホサートにさらされたF0やF1世代には明確な毒性が見いだせなかった一方、孫（F2）、ひ孫（F3）で病気の増加が見られたことから、今後の毒性評価においては、世代を越えた影響も考慮する必要があると考えられる。

精子のエピジェネティックな変異（DNAの配列自体は変化しないが、DNAのメチル化やヒストン修飾などによりDNAが変化すること。エピ変異。）などが今回の世代を越えた影響に関与していると著者らは考えているようだ。

主要参考文献・出典情報（Creative Commons）

Kubsad, D., Nilsson, E.E., King, S.E. et al. Assessment of Glyphosate Induced Epigenetic Transgenerational Inheritance of Pathologies and Sperm Epimutations: Generational Toxicology. Sci Rep 9, 6372 (2019). https://doi.org/10.1038/s41598-019-42860-0

管理人チャールズの感想

大変広く使われている除草剤が、世代を越えて健康に影響を及ぼしている可能性を示唆する研究でした。グリホサート除草剤は、特許で保護される期間が過ぎているため、モンサント社の「ラウンドアップ」以外にもジェネリック農薬として他社製の除草剤が安く市場に出回っているようです。農薬とどのように関わっていくかは、食の未来を考える上でも大事なテーマの1つに思います。

※2018年には、グリホサートがミツバチの腸内細菌をかく乱している可能性を指摘した論文が話題となりました。

⇒　家や食品に広く混入するプラスチック可塑剤がヒトと犬の精子を劣化させるー最新研究

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なぜ動物は眠るの？睡眠の役割はDNAのダメージ修復かー最新研究

チャールズ（管理人） — Mon, 22 Apr 2019 14:57:47 +0000

私たち人間を含めて、動物は一体なぜ眠るのだろう？睡眠の役割について新たな仮説が登場した。英科学誌「ネイチャー・コミュニケーションズ」に2019年3月に掲載されたD. Zada氏らの研究では、睡眠によって、損傷したDNAの修復に必要な染色体の動きが神経細胞で増加することがわかった。

動物はなぜ眠るのか？

睡眠は動物の生活にとって欠かせないものだ。これまで研究されてきたクラゲ、線虫、ショウジョウバエ、ネズミ、ゼブラフィッシュ、ヒトなど様々な動物はすべて眠ることが知られている。

参考動画：The Funny Ways That Animals Sleep | National Geographic （英語のみ）：セイウチ、コウモリ、カバ、イヌ、トドなど様々な動物が眠っている様子が見られる。

哺乳類や鳥類では、寝ている時と起きている時で脳波パターンのサイクルが違うことや、行動の基準によって睡眠が定義されている。哺乳類以外の動物では、特徴的な姿勢のまま動かないなど、行動的な基準のみで睡眠が定義されているという。

参考動画：（丸山太一様）神秘的な寝ているマッコウクジラの姿🐳／Rare Sleeping Sperm Whale Vertically

2008年の論文で、マッコウクジラは縦に浮かんだまま動かない状態で眠っている可能性が報告されている。イルカなどでは脳が半分ずつ眠る「半球睡眠」が知られている。

※多数のマッコウクジラが縦に浮かんでいる神秘的なスライドショー写真がNational Geographicのサイトで閲覧できます。

睡眠の役割

睡眠が長い間奪われると死に至ることがある。また、睡眠を奪われることは脳のパフォーマンス低下とも関連している。

睡眠の役割については、高分子の生合成、脳の貯蔵エネルギーの回復、アミロイドβなど代謝老廃物の除去、シナプス可塑性、記憶の強化など、さまざまな仮説が提案されている。しかし、なぜ睡眠が進化したのか、眠りの根本的な機能についてはいまだにはっきりしていない。

睡眠が脳の一部で局所的に起こっている可能性、さらには、睡眠が数少ない細胞で起こっている可能性さえ示唆する証拠がある。しかし、細胞単位での睡眠を定義できるような信頼性の高い分子マーカーは見つかっていない。

今回、D. Zada氏らの実験では、モデル生物であるゼブラフィッシュを材料として遺伝子を操作したり薬を投与したりすることで、睡眠が個々の神経細胞（ニューロン）に及ぼす影響を調べた。

実験の結果：睡眠は損傷したDNAの修復に役立っているようだ

ゼブラフィッシュの脳の神経細胞における染色体の動き（上：昼　下：夜）

眠っている夜（下）のほうが染色体の動きが大きい。（D. Zada氏らの論文 [CC] の補足資料より引用）

ゼブラフィッシュは昼行性で、夜に眠る。今回の一連の実験により、ゼブラフィッシュでは眠ることによって神経細胞の染色体の動きが増加することがわかった。さらに、昼にはDNA二本鎖の切断が増加した一方、夜にはDNA二本鎖の切断が劇的に減少することが確認できるなど、様々な実験の結果により、睡眠による染色体の動きの増加は、損傷したDNAの修復に役立っていることを示す証拠が得られた。

主要参考文献・出典情報（Creative Commons）

Zada, D., Bronshtein, I., Lerer-Goldshtein, T. et al. Sleep increases chromosome dynamics to enable reduction of accumulating DNA damage in single neurons. Nat Commun 10, 895 (2019). https://doi.org/10.1038/s41467-019-08806-w

管理人チャールズの感想

「なぜ動物は眠るのか？」という生物学上の大きな謎に対して、「損傷したDNAを修復するため」という斬新な仮説を提示した、非常にエキサイティングな研究でした。記事内ではあまり詳しく紹介しませんでしたが、実験の方法もしっかりしていて、十分に説得力のある結果が得られているように思えました。学問上の意義も大きく、全体的に大変レベルの高い研究だと感じました。

例えば看護師の方の夜勤のあり方など、人間における睡眠の効果や健康に関しても多くの示唆を与えてくれるかもしれません。今後のさらなる研究の進展がとても楽しみです。

睡眠については以下の記事でも触れています。

不規則な睡眠は学校の悪い成績と関連？最新の科学研究結果！

不規則な睡眠パターンが学校での悪い成績と関連していることがわかった。ネイチャーの姉妹誌「サイエンティフィック・リポーツ」に掲載されたハーバード大学医学大学院のAndrew J. K. Phillips氏らの研究では、大学生を対象として、不...

「学校の始業時間は早過ぎ」クロノタイプ(朝型/夜型)の最新研究

年齢や性別による睡眠パターン（朝型/夜型など）の違いがアメリカの最新研究で調べられた。夜型傾向のピークは18～19歳にあったため、学校の始業時間を遅らせると、学生の睡眠と生理的リズムの調節に役立つかも知れないという。科学雑誌「PLOS O...

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賢いサルの誕生？脳に関わるヒトの遺伝子をサルに移植、倫理上の批判もー中国最新研究

チャールズ（管理人） — Tue, 16 Apr 2019 22:17:16 +0000

中国の研究チームが行った、ヒトの遺伝子をサルに移植する実験が倫理上の議論を巻き起こしている。中国の英文科学誌「ナショナルサイエンス・レビュー」に2019年3月に掲載されたLei Shi氏らの研究では、ヒトの脳の発達に関わる遺伝子をサルに移植する実験を行った結果、遺伝子を導入したサルで脳の発達の遅れや、短期記憶の向上が見られた。人間では他の霊長類よりも脳の発達に時間がかかることが知られており、今回の研究結果との類似性が示唆されるという。

※アイキャッチ画像：本実験で用いられたアカゲザル（クレジット：Lei Shi氏らの論文[CC]の補足資料）

参考動画｜「猿の惑星」が現実に？　猿に人間の遺伝子を移植、中国の研究チーム（BBC News Japan）：本研究の概要を報じたニュース

ヒトの脳における遺伝子の役割

ヒトを他の霊長類と分け隔てている最も根本的な進化上の特徴は、脳サイズの増加と認知能力の向上だ。しかし、ヒトの脳の遺伝的基盤については、まだはっきりわかっていない。

ヒトの脳の進化に貢献していると考えられる有力候補として、MCPH1という遺伝子がある。ヒトでは、MCPH1遺伝子の変異が小頭症（脳の体積が小さくなる病気）を引き起こすことが知られている。

今回、Lei Shi氏らの研究では、レンチウイルスを利用して、ヒトのMCPH1遺伝子のコピーをアカゲザルのゲノムに導入して、遺伝子組み換えサルを作り出した。そして、遺伝子組み換えサルと野生型のサルで、脳の発達度合や行動・認知能力などを調査・比較した。

本研究で遺伝子組み換えサルを作り出した手順（Lei Shi氏らの論文[CC]の図を改変）

本研究の結果

脳の発達速度の遅れ

MRIによる脳の画像解析などの結果、ヒト遺伝子を導入した遺伝子組み換えサルでは、野生型のサルよりも、脳の発達が遅れていることがわかった。

人間では、他の霊長類よりも脳の発達に時間がかかることが知られており、そのことが神経ネットワーク可塑性の長期化などと関係しているという。遺伝子組み換えサルにおける脳の発達の遅れは、人間と同様の現象と解釈できるかもしれない。

記憶力の向上

短期記憶を調べるテストの模式図（Lei Shi氏らの論文[CC]の図を改変）

コンピュータスクリーン上で、何秒か前に表示された色と形を覚えているかどうか調べる「遅延見本合わせ」テストによって、短期記憶の能力が調べられた。その結果、遺伝子組み換えサルでは、野生型のサルと比べて短期記憶の能力が向上していることがわかった。また、遺伝子組み換えサルの方が反応時間が短くなっていった。

まとめ

本研究では、ヒトの脳に関係する遺伝子をサルに移植することで、脳の進化における遺伝子の役割の一端を明らかにした。ただし、今回のアカゲザルを用いた研究に対しては倫理的な面から批判の声も上がっている。

主要参考文献・出典情報（Creative Commons）

Lei Shi, Xin Luo, Jin Jiang, Yongchang Chen, Cirong Liu, Ting Hu, Min Li, Qiang Lin, Yanjiao Li, Jun Huang, Hong Wang, Yuyu Niu, Yundi Shi, Martin Styner, Jianhong Wang, Yi Lu, Xuejin Sun, Hualin Yu, Weizhi Ji, Bing Su, Transgenic rhesus monkeys carrying the human MCPH1 gene copies show human-like neoteny of brain development, National Science Review, Volume 6, Issue 3, May 2019, Pages 480–493, https://doi.org/10.1093/nsr/nwz043

管理人チャールズの感想

ヒトの脳に関わる遺伝子をサルに組み込むという、物議をかもした研究でした。論文の著者らがアカゲザルを選んだ理由は、マウスほど人間から離れておらず、類人猿ほど人間に近くはないということだと思いますが、遺伝子編集ベビーの誕生など昨今の事情を考えると、批判の声が上がるのも無理はないのかなという気がします。