マイクロRNAの発見が遺伝学に対する理解をどのように変えているのか -

マイクロRNAの発見は、がんやアルツハイマー病などの病気に対する私たちの理解を変えつつある。マイクロRNAは、遺伝子を活性化させてタンパク質を作るのではなく、特定の遺伝情報（mRNA)を分解することで、どの遺伝子が活性化するかを制御する。では、マイクロRNAの役割は、治療や研究にどのような新しい可能性をもたらすのだろうか？

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ノーベル賞受賞 -

最近、ヴィクター・アンブロスとゲイリー・ルブクンは、マイクロRNAの発見により、2024年のノーベル生物学・医学賞を受賞した。

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マイクロRNAとは何か？ -

マイクロRNAは、体内の細胞に特定の遺伝子のオン/オフを指示する小さな分子で構成されている。科学者は、動物の発生を専門とする発生生物学の分野で研究しているときにマイクロRNAを発見した。

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マイクロRNAによる選択制御 -

細胞は成長に必要な遺伝子情報を選択することで発達する。この選択は、細胞内の他の分子に結合するメッセンジャーRNA（mRNA)と呼ばれるマイクロRNA分子によって制御される。

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RNAへの干渉 -

メッセンジャーRNAはゲノムからDNA情報を細胞内の遺伝子産物に伝える。メッセンジャーRNA分子への感傷により、マイクロRNAがタンパク質を生成するかどうかが決まる。

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ヒトゲノム -

ヒトゲノムには、本質的には人間の発達と機能のロードマップを提供する一連の指示が含まれている。生物学の研究で取り上げられてきた疑問の一つは、ゲノムがどのようにして体内でこれほど多様な結果をもたらすのかということである。

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マサチューセッツ工科大学（MIT）で始まる -

1980年代、アンブロスとルブクンはマサチューセッツ工科大学（MIT）のホロビッツ研究室で共同研究を始めた。当時、彼らは線虫（C. elegans：シー・エレガンス）を使った遺伝子学的アプローチを研究していた。

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モデル生物 -

シー・エレガンスが選ばれたのは、わずか約1,000個の細胞から構成される小さく単純な生物であり、そのすべてを顕微鏡で観察できるにもかかわらず、すべての動物に不可欠なシステムと部分も備えているためである。

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線虫を使って異常を特定する -

シー・エレガンスは、自家受精する雌雄同体と雄の2つの性別を持つ線虫である。どの突然変異が発達異常を引き起こしたのかを解明するための研究に使用される。

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遺伝子発現におけるタンパク質 -

当時、科学者たちは、タンパク質が遺伝子発現の変化に介入すること、つまり細胞分裂時にDNAの情報がどのように最終産物に変換されるかを既に知っていた。

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マイクロRNAが特定された -

lin-4遺伝子の遺伝子産物、つまり遺伝子発現から生じる生化学物質を調べたところ、マイクロRNAが特定された。

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変異遺伝子の影響 -

以前の研究で、変異したlin-4遺伝子を持つ線虫は重要な生理学的構成を書いていることが既に特定されていた。国際生命科学方法誌によると、他の線虫は「非常に混乱している」ようだった。

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開発中の遺伝子製品 -

この発見により、科学者たちには、遺伝子産物としても知られるタンパク質としても知られるタンパク質であるlin-4が発達に重要な役割を果たしていると信じるようになった。

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遺伝子変異 -

約10年後、科学者たちはlin-14遺伝子の変異を報告した。その情報により、アンブロスはlin-14の変異がlin-4の変異とは逆の欠陥、つまり負の調節因子として機能する可能性があることを特定することができた。

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正の調節因子と負の調節因子 -

正の調節因子は、基本的に細胞が細胞周期全体を通じて必要な基準を満たしているかどうかを確認し、進行の許可を与える。負の調節因子は、細胞が特定の基準を満たすまで、細胞周期における細胞の進行を停止する。

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病気への介入 -

負の調節因子を特定することで、科学者は、例えば病気の進行に介入できる場所を理解するのに役立つ。

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RNA -

アンブロスはlin-4をクローン化することができた。さまざまな実験を通じて、アンブロスはlin-4が非コードRNAを生成できることを突き止めた。RNAはリボ核酸のことである。これは、ほとんどの生物やウイルスに存在する分子である。

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非コードRNA -

非コードRNAとは、RNA分子が機能を果たすものの、タンパク質に変換されないことを指す。これは、細胞の生存や増殖など、多くの生物学的機能に影響を与える。

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遺伝子発現 -

ルブクンは独自の一連の実験を行い、最終的に遺伝子の発現は転写と翻訳という2つの重要な段階の間で制御されていることを発見した。これにより、マイクロRNAと呼ばれる遺伝子制御の新しい原理が発見された。

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病気の発症 -

これらの検証により、タンパク質の生成プロセスを制御するのはマイクロRNAであることが実証された。タンパク質が不足したり、多過ぎると、病気の発症につながる可能性がある。

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更新された意見 -

それ以来、アンブロスとルブクンの発見に基づいて膨大な量の研究が行われ、遺伝子制御とRNAの機能に関する見解の発展に貢献してきた。

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約1,000種類以上のマイクロRNA -

現在科学者たちによって、ヒトゲノムには生物の発達に極めて重要な1,000種類以上のマイクロRNAの指示が含まれていることがわかっている。

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複雑な病気と治療 -

この研究に基づいて、科学者たちは心臓病、がん、糖尿病など、数多くの複雑な病気とその治療法を研究することができた。

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マイクロRNA薬は承認されていない -

特に小規模な取り組みによる臨床試験が数多く行われているが、マイクロRNAベースの医薬品はまだ米国食品医薬品局に承認されていない。しかし、この分野の科学者はノーベル賞受賞を受けて新たな関心が寄せられると期待している。

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初の実験 -

miR-34と呼ばれるマイクロRNAに関する最初の試験を実施した科学者たちは、がんの発症を遅らせる可能性に期待を寄せていた。miR-34に似た分子が肺がんを患ったマウスに投与された。この研究では、早期の病気介入により腫瘍の成長が遅くなることが示された。

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初の人体実験で致命的な結果 -

人間を対象とした臨床試験では、被験者に非常に高用量の薬剤が投与された。最終的に、これが危険な免疫反応を引き起こし、その結果、臨床試験の被験者のうち4名が死亡した。

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投与量を減らす -

この最初の試験以来、研究者たちはRNA分子の投与をより低用量で安全なものに改良することができた。

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発展は有望 -

Alnylam Pharmaceuticals（アルナイラム・ファーマシューティカル）やCardior Pharmaceuticals（カーディオール・ファーマシューティカル）などの企業は、心血管疾患、神経疾患、代謝疾患、感染症、気象疾患を治療するためにマイクロRNAベースの治療法の開発と試験で進歩を遂げている。

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RNA薬が最初の道を開く -

マイクロRNA治療はまだ研究中だが、成功する可能性を示す強力な前例がある。遺伝性疾患を標的とするRNAベースの薬剤は承認されており、マイクロRNA薬剤に似たメカニズムで効果を発揮する。

出典: (The Conversation) (BBC) (The New York Times) (The Economist) (Northwestern University) (National Human Genome Research Institute) (ScienceDirect) (Nature)

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