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老いの科学を楽しむ(20230212)
- 2. 本シリーズ共通の趣旨：３つの謎への探求をカジュアルに楽しむ COPYRIGHT@ KOJI FUKUOKA 2 生命とは？ 宇宙とは？ 知能とは？ 宇宙物理学 宇宙生物学 分子生物学 合成生物学 神経科学 コンピュータ科学 物理学 生物学 化学 生理学 数学 解きたい謎 関連する学問テーマ 学問テーマの大分類 今回の テーマ
- 3. 資料の構成 • 人間の寿命 • 老化の基礎 • 老化の10パターン • 老化を防ぐ研究動向 • まとめ ※QAは都度チャットでお願いします COPYRIGHT@ KOJI FUKUOKA 3 【自己紹介】 IT企業でAIなど新技術を活用した事業開発。 元々宇宙物理研究を志し、今は１科学愛好家。
- 6. 老化の科学以前 COPYRIGHT@ KOJI FUKUOKA 6 〇「Ageless」 〇「老化研究を始める前に読む本」 【老化の仮説】 「後継に譲るため（種の保存）」 進化のバグ（出来損ない） 老後より子作りを優先 大きいほど寿命が長い 代謝が早いほど寿命が短い etc 【老化の研究で用いられる実験生物】 【上記に関して分かってきたこと】 大きさは関係希薄（ハダカデバネズミは15年） 老いない動物も存在（魚・亀）
- 7. 老化の10大パターン：これらの部分・包括的な進行を指す 1. DNAの損傷とそれによる突然変異 2. テロメアの短縮化 3. たんぱく質の異常 4. エピジェネティックの変化 5. 老化細胞の蓄積 6. ミトコンドリアの機能不全 7. 神経細胞間のシグナル伝送の問題（メッセンジャー分子） 8. 腸内のウイルス・細菌（マイクロバイオーム）などの変化 9. 細胞（特に幹細胞）の消耗 10. 免疫不全 COPYRIGHT@ KOJI FUKUOKA 7 〇「Ageless」
- 9. １．DNAの損傷とそれによる突然変異 COPYRIGHT@ KOJI FUKUOKA 9 〇Wiki「DNA複製」 〇遺伝学電子博物館「突然変異の種類」 https://www.nig.ac.jp/museum/history08.html DNA複製の開始イメージ 染色体突然 変異 数量的変化 倍数性 コルヒチン、高低温 異数性（不分離） 加令、有機水銀 形態的変化 切断 X線、ナイトロジェンマスタード 欠失 X線、ナイトロジェンマスタード 逆位 X線、ナイトロジェンマスタード 転座 X線、ナイトロジェンマスタード 重複 X線、ナイトロジェンマスタード 遺伝子突然 変異 塩基の置換 5-プロモウラシル、2-アミノプリン、エチルメタンスルホン酸& 削除 プロフラビン、アクリジンオレンジ、ICR-170 挿入 主鎖切断 エチルメタンスルホン酸、X線 突然変異の種類
- 10. ２．テロメアの短縮化 COPYRIGHT@ KOJI FUKUOKA 10 テロメアの短縮化と伸長 ヘイフリック限界(1961年) 染色体とテロメアの場所 〇「寿命遺伝子」 〇Wiki「テロメア」 テロメア短縮 テロメラーゼ（酵素）に よるテロメア伸長 生殖細胞・単細 胞生物・ガン精製 永続的な分裂増殖 細胞分裂停止 （死か細胞老化） 体細胞
- 11. ３．たんぱく質の異常 体内のたんぱく質は数日で捨てられる COPYRIGHT@ KOJI FUKUOKA 11 飢餓状態で体内廃棄たんぱく質リサイクル （オートファジー） 大隅 良典 1962年に発見された 「オートファジー」 の仕組みを解明した 功績で、2016年の ノーベル生理学・医 学賞受賞 代表例１：オートファジーの機能不全 例：パーキンソン病の原因となるたん ぱく質がオートファジーで分解 →逆に言えば機能不全で老化原因に 代表例２：アミロイド（アミロイドカスケード仮説） 〇Wiki「オートファジー」 〇出所：アルツハイマー病とは https://news.yahoo.co.jp/articles/c0ee645edface4fc7fdb927cca6ffe6e8979b734 https://www.kyoto-np.co.jp/articles/gallery/578417
- 12. ３．たんぱく質の異常：アルツハイマー病への挑戦 COPYRIGHT@ KOJI FUKUOKA 12 〇ゲノム医療はアルツハイマー病の検査・治療の光明となり得るか https://www.mri.co.jp/50th/columns/genomic/no03/ アルツハイマー病の原因を除去 脳の機能を高める・保護する
- 14. ４．エピジェネティックの変化 COPYRIGHT@ KOJI FUKUOKA 14 元数学者で生物学者に転向した スティーブ・ホルバート教授 DNAメチル化のパターンで生 物学的年齢を定義 →「エピジェネティクス年齢」 〇Wiki「Steve Horvath」 〇世界で初めて「生物学的年齢」を若返らせる可能性が示される（Gigazine 2019） https://gigazine.net/news/20190909-biological-age-can-be-reversed/ https://www.nature.com/articles/508168a 【2012年の他手段比較】 ※値は相関係数(-1〰1) 強力なバイオマーカー：0.6 - 0.7 テロメアの長さ： 0.5 未満 ホルバートの手法：0.96 （人の353部位からメチルパター ンを抽出） 「1年にわたり9人の被験者に対して成長ホルモン（免疫機能強化）と2 種の糖尿病薬という3種類の薬の組み合わせて投与。 期間後に被験者のゲノムを解析したところ、生物学的年齢が平均して 2.5歳分下がった」 ※但し研究対象グループは「51歳から65歳までの白人男性」
- 16. ６．ミトコンドリアの機能不全：細胞における位置づけ COPYRIGHT@ KOJI FUKUOKA 16 生物における生命活動の最小単位「細胞」の仕組みは下図で構成され、「ミトコンドリア」は基本的にはエネルギーを作る役 割を担っています。 参考：受験のミカタ https://juken-mikata.net/how-to/biology/cell.html 名前 機能 核 遺伝子貯蔵所 核膜 核質を細胞質基質から分ける 核小体 リボソーム形成に必要な原料を 供給 小胞体 細胞内に発達した膜系でタンパ ク等の合成 リボソーム 遺伝情報をもとにタンパク質合 成 ゴルジ体 細胞外へ分泌されるタンパク質 をパックする ミトコンドリア エネルギー源である ATP(この中にもDNAは存在) 細胞骨格 細胞の形を整え、細胞の運動を 司る 中心体 細胞分裂時に紡錘体となる リソソーム等 細胞内での消化 細胞膜 細胞と外界との境界面
- 21. １０．免疫不全 COPYRIGHT@ KOJI FUKUOKA 21 世界の死因（2019年） 1位 虚血性心疾患(心臓の酸欠状態) 2位 脳卒中(脳に血液が届かなくなる状態) 3位 慢性閉塞性肺疾患（COPD） 4位 下気道感染症 5位 新生児固有の状態 6位 気管・気管支・肺癌 7位 アルツハイマー病を含む認知症 8位 下痢性疾患 9位 糖尿病 10位 腎臓病 〇出所：世界の死因トップ10「日本の1位はがん」だが、世界では… https://news.yahoo.co.jp/articles/c0ee645edface4fc7fdb927cca6ffe6e8979b734 〇「制御性T細胞」発見ものがたり https://note.com/kojifukuoka/n/n68d47170d739 →血液にたまったコレストロールなどを除去 する機能（免疫機能）が弱る 主な免疫細胞(胸腺などで作られる)
- 22. 老化を防ぐ研究動向１：悪い細胞を取り除く COPYRIGHT@ KOJI FUKUOKA 22 〇老化細胞を殺すアンチエイジング薬「セノリティクス」が初試験 https://www.technologyreview.jp/s/126424/a-cell-killing-strategy-to-slow- aging-passed-its-first-test-this-year/ 〇「老い」の科学を展望する３ https://note.com/kojifukuoka/n/nfa08bc056d3d 〇老化細胞除去薬の開発で見えてきた「健康寿命120歳」の可能性 https://project.nikkeibp.co.jp/behealth/atcl/feature/00043/010400007/ 〇老化した細胞 取り除いてみると…若返りが可能に？老化研究の最前線 https://www3.nhk.or.jp/news/special/sci_cul/2022/12/special/1223/ 2015年：メイヨークリニック研究グループ 「自死（アポートシス）を抑制する遺伝子 の活動」を抑える薬品の探索。 →下記２つの既存薬をブレンドすることで 効用を確認。「セノリティクス（老化細胞 除去薬）」の第1号。 ・ダサチニブ ・ケルセチン マウスだけでなく臨床実験に成功し、学問 研究だけでなく産業分野でもセノリティク ス開発競争が活発化 種類の異なる老化細胞を取り除く新薬＋α（中西真） 【更なる業績】 2022年に、がん細胞が免疫の攻撃から逃れるために細胞の表 面に出すたんぱく質（PD-L1）が、老化細胞でも起こっている ことを解明。 現在はiPS細胞を使った研究を進行中。
- 23. 老化を防ぐ研究動向１：大富豪を中心にセノリティクスへの投資が進む COPYRIGHT@ KOJI FUKUOKA 23 〇Calico HP https://www.calicolabs.com/ 〇これが世界の老化制御ベンチャー事情 https://project.nikkeibp.co.jp/behealth/atcl/feature/00043/032300010/ 大富豪が投資する企業と金額 元々の先駆社はGoogle（現Alphabet） のCalico（2013）
- 25. 老化を防ぐ研究動向３：良い細胞を新たに創る COPYRIGHT@ KOJI FUKUOKA 25 体細胞を多能性幹細胞にして作り直す（リプログラミング） 〇iPS細胞とは（京都大学 iPS細胞研究所） https://www.cira.kyoto-u.ac.jp/j/faq/faq_ips.html 〇ｉＰＳ細胞から作った網膜の細胞をひも状に 初の移植手術実施（NHK 2022/12） https://www3.nhk.or.jp/kansai-news/20221211/2000069000.html 〇世界初、iPS細胞を用いたパーキンソン病患者への再生医療（2020） https://www.amed.go.jp/pr/2018_seikasyu_04-03.html iPS細胞とは？： 人間の皮膚や血液などの体細胞に、 ごく少数の因子を導入し、培養す ることによって、様々な組織や臓 器の細胞に分化する能力とほぼ無 限に増殖する能力をもつ多能性幹 細胞。 2006年に山中伸弥（現在 Altos Labs上級科学アドバイザー就 任）が発見しノーベル賞を受賞。 ES細胞は、受精後６、７日目の胚盤胞から細胞を取り出し、 それを培養することによって作製される。 期待される部位：心臓と脳（幹細胞が自然補填困難） 実用化が進む部位：網膜（表皮細胞）とパーキンソン病 （脳のニューロン） iPS細胞から誘導したドパミン神 経前駆細胞を直接脳内に移植する ことによって、パーキンソン病の 症状を改善させる治療法を開発 (京都大学)
- 26. 老化を防ぐ研究動向３：良い細胞を新たに創る＋遺伝子編集 COPYRIGHT@ KOJI FUKUOKA 26 〇再生医療と遺伝子治療、一体で実用化推進…ｉＰＳ細胞「一本足打法」から二刀流で競争力強化(読売新聞 2022/8) https://www.yomiuri.co.jp/pluralphoto/20220828-OYT1I50004/ 〇ゲノム編集技術とiPS細胞を組み合わせた悪性神経膠腫こうしゅに対する新規治療法の開発（慶応医学 2022/10） https://www.keio.ac.jp/ja/press-releases/2022/10/3/28-132270/ 文部科学省は2023年度から、iPS細胞などを使う再 生医療と、病気の原因となる遺伝子を改変する「遺 伝子治療」の研究を一体的に推進する方針を固めた。 iPS細胞を中心に１０年間で約１１００億円を投じて きた現行の計画の後継と位置づけ、先端医療分野の 国際競争力を高めることが狙い。 iPS細胞で作製した神経幹細胞が特定の細胞に移動す ることを解明し、その運び屋を通じてゲノム編集で 搭載した必要な治療遺伝子を送る治療方法を開発 （慶應義塾大学医学部の研究）
- 27. まとめ 老化は過去から進化論以降に色んな説が流れましたが、いまでは遺伝子レベルまでその 解明が進み、多様な現象のプロセスを総称した呼び方です。 老化は主に今回紹介した10個の老化パターンに集約され、部分的にはそれに対する対 処が研究が進み、特にセノリティクスにはベンチャー企業への投資が集まっています。 さらに、遺伝子編集技術とも組み合わせたリプログラミングが期待されており、ますます老 化への研究は加速することが予想されます。 27 Copyright@ Koji fukuoka