科学者らが新しい細胞の燃料伝達経路を特定
セントルイス・ワシントン大学医学部の科学者らは、これまで解明されていなかった細胞の燃料伝達経路を特定しました。
これは、老化プロセスとそれに伴う慢性疾患にとって希望の光となる発見です。
年齢とともに、細胞は徐々に燃料を取り入れて処理する能力を失います。
燃料タンクを満たすことができない細胞は、いわば、適切な機能を実行できません。
研究者らは、逃れられない時間の経過による悪影響を食い止めるために、加齢細胞のエネルギー供給を高める方法を見つけたいと考えています。
細胞の燃料サプライチェーンにおける重要な要素として、ニコチンアミドアデニンジヌクレオチド（NAD）と呼ばれる分子があります。
過去の研究では、体全体の組織のNAD値は年齢とともに低下することが示されています。
細胞がNADを生成する過程の一つは、エダマメやブロッコリー、キャベツ、キュウリ、アボカドなどの食物に自然に存在するニコチンアミドモノヌクレオチド（NMN）と呼ばれる前駆体分子から始まります。
しかし、NMNがどのように細胞に侵入してNADに加工されるかについては、長い間謎のままでした。
新しい研究では、発生生物学の教授である今井眞一郎医学博士が率いる科学者が、NMNを細胞に直接輸送し、細胞燃料生産に使用するタンパク質を特定しました。
このタンパク質はNMNを細胞内に移動させるだけでなく、この移動を急速に行います。
この研究は1月7日、ネイチャー・メタボリズム誌（Nature Metabolism）の1月号に掲載されています。
今井氏と彼の研究チームは、NMNが腸から血流、組織へと身体全体に移動する速度を計測したことで、NMNが直接細胞に入り込む経路があると長年疑ってきました。
マウスでは、この移動は数分で完了します。
研究者らは、NMNを細胞に取りこまれる別の形態に変換するような複雑な生物学反応を起こす時間はない可能性があると感じました。
「そのようなものを確認した人はこれまでいないとしても、NMNが組織へ迅速に取り込まれるためには、NMNを細胞に直接移動させる特定のNMNトランスポーターが必要となると推測しました。」
発生生物学の科学者であり、筆頭著者であるアレッシア・グロツィオ博士が率いる研究者たちは、細胞とマウスを用いた複数の実験を行い、Slc12a8と呼ばれるたんぱく質が、実際にこの謎であったトランスポーターであることを特定、検証しました。この研究者らはまた、Slc12a8がNMNを細胞に輸送するためにナトリウムイオンを必要とすることを示しました。
研究者らはさらに、興味深いことに、NAD値が低下すると細胞がSlc12a8遺伝子の発現を呼び出すことを示しました。
グロツィオ博士が意図的に細胞内のNAD値を低下させた後にNMNを補充すると、細胞内のNAD生産量は彼女の予測を超える結果となりました。
これは、細胞がNADの損失を受動的に受け入れるだけではないことを示唆しています。
細胞はNMNトランスポーターの量を増やすことで燃料供給を維持し、NADを細胞内で生産するのに必要な原料を運ぶ能力を高めているのです。
したがって、老朽化した細胞は、ある程度まで、枯渇した燃料供給を補うことができます。
細胞内のNADが急激に減少すると、細胞はより多くのNMNトランスポーターを作成し、内部に取り入れられるNMNの量を増やします。
今井氏とグロツィオ氏は、NMNとそのトランスポーターの相互作用の重要性を指摘しました。
たとえば、トランスポーターが正常に動作していない場合、NMNを提供するだけでは不十分な可能性があります。
彼らは、年齢とともに減少する細胞のエネルギーレベル維持に役立つ可能性のある治療において、NMNの補充とSlc12a8（NMNトランスポーター）の機能強化の両方の役割を見ています。
実際、今井氏の研究室で行われた過去の研究では、古いマウスにNMNを与えると、骨格筋、肝機能、骨密度、眼機能、インスリン感受性、免疫機能、体重、活動レベルにおけるプラスの作用を含む、全身の代謝に有益な効果があることが示されています。
また、NMN補充による利点は高齢のマウスにおいてのみ見られることもわかりました。
若くて健康なマウスは恐らく、問題無く十分な量のNADを産生できるのでしょう。
「今後の戦略において重要となるのは、NMNの補充と、細胞へのNMN輸送を刺激することの組み合わせです。」と、今井氏は言います。
「老化に伴い、NAD産生に行き詰まりが生じています。体は時間の経過とともにNADを産生する能力を失います。同時に、おそらく慢性炎症により、より多くのNADを消費し始めるようです。NMNを補充し、NNMの細胞内への移動を支援できるとすれば、この行き詰まりを回避する方法となるかもしれません。」
上記を念頭に置き、今井氏の研究所では、NMNトランスポーターの機能を強化する低分子をすでに特定しています。
ワシントン大学の技術管理局と協力し、この技術は、老人の慢性疾患を標的とした新しい治療法に取り組む日本の帝人株式会社と呼ばれる会社の認可を受けています。
また、医科大学では、高齢者に対するNMNの影響を調査する臨床試験も進行中です。
出典： 2019年1月7日Washington University School of Medicine in St. Louis『Scientists identify new fuel-delivery route for cells』（2019年10月14日に利用）
https://medicine.wustl.edu/news/scientists-identify-new-fuel-delivery-route-for-cells/
これは、老化プロセスとそれに伴う慢性疾患にとって希望の光となる発見です。
年齢とともに、細胞は徐々に燃料を取り入れて処理する能力を失います。
燃料タンクを満たすことができない細胞は、いわば、適切な機能を実行できません。
研究者らは、逃れられない時間の経過による悪影響を食い止めるために、加齢細胞のエネルギー供給を高める方法を見つけたいと考えています。
細胞の燃料サプライチェーンにおける重要な要素として、ニコチンアミドアデニンジヌクレオチド（NAD）と呼ばれる分子があります。
過去の研究では、体全体の組織のNAD値は年齢とともに低下することが示されています。
細胞がNADを生成する過程の一つは、エダマメやブロッコリー、キャベツ、キュウリ、アボカドなどの食物に自然に存在するニコチンアミドモノヌクレオチド（NMN）と呼ばれる前駆体分子から始まります。
しかし、NMNがどのように細胞に侵入してNADに加工されるかについては、長い間謎のままでした。
新しい研究では、発生生物学の教授である今井眞一郎医学博士が率いる科学者が、NMNを細胞に直接輸送し、細胞燃料生産に使用するタンパク質を特定しました。
このタンパク質はNMNを細胞内に移動させるだけでなく、この移動を急速に行います。
この研究は1月7日、ネイチャー・メタボリズム誌（Nature Metabolism）の1月号に掲載されています。
今井氏と彼の研究チームは、NMNが腸から血流、組織へと身体全体に移動する速度を計測したことで、NMNが直接細胞に入り込む経路があると長年疑ってきました。
マウスでは、この移動は数分で完了します。
研究者らは、NMNを細胞に取りこまれる別の形態に変換するような複雑な生物学反応を起こす時間はない可能性があると感じました。
「そのようなものを確認した人はこれまでいないとしても、NMNが組織へ迅速に取り込まれるためには、NMNを細胞に直接移動させる特定のNMNトランスポーターが必要となると推測しました。」
発生生物学の科学者であり、筆頭著者であるアレッシア・グロツィオ博士が率いる研究者たちは、細胞とマウスを用いた複数の実験を行い、Slc12a8と呼ばれるたんぱく質が、実際にこの謎であったトランスポーターであることを特定、検証しました。この研究者らはまた、Slc12a8がNMNを細胞に輸送するためにナトリウムイオンを必要とすることを示しました。
研究者らはさらに、興味深いことに、NAD値が低下すると細胞がSlc12a8遺伝子の発現を呼び出すことを示しました。
グロツィオ博士が意図的に細胞内のNAD値を低下させた後にNMNを補充すると、細胞内のNAD生産量は彼女の予測を超える結果となりました。
これは、細胞がNADの損失を受動的に受け入れるだけではないことを示唆しています。
細胞はNMNトランスポーターの量を増やすことで燃料供給を維持し、NADを細胞内で生産するのに必要な原料を運ぶ能力を高めているのです。
したがって、老朽化した細胞は、ある程度まで、枯渇した燃料供給を補うことができます。
細胞内のNADが急激に減少すると、細胞はより多くのNMNトランスポーターを作成し、内部に取り入れられるNMNの量を増やします。
今井氏とグロツィオ氏は、NMNとそのトランスポーターの相互作用の重要性を指摘しました。
たとえば、トランスポーターが正常に動作していない場合、NMNを提供するだけでは不十分な可能性があります。
彼らは、年齢とともに減少する細胞のエネルギーレベル維持に役立つ可能性のある治療において、NMNの補充とSlc12a8（NMNトランスポーター）の機能強化の両方の役割を見ています。
実際、今井氏の研究室で行われた過去の研究では、古いマウスにNMNを与えると、骨格筋、肝機能、骨密度、眼機能、インスリン感受性、免疫機能、体重、活動レベルにおけるプラスの作用を含む、全身の代謝に有益な効果があることが示されています。
また、NMN補充による利点は高齢のマウスにおいてのみ見られることもわかりました。
若くて健康なマウスは恐らく、問題無く十分な量のNADを産生できるのでしょう。
「今後の戦略において重要となるのは、NMNの補充と、細胞へのNMN輸送を刺激することの組み合わせです。」と、今井氏は言います。
「老化に伴い、NAD産生に行き詰まりが生じています。体は時間の経過とともにNADを産生する能力を失います。同時に、おそらく慢性炎症により、より多くのNADを消費し始めるようです。NMNを補充し、NNMの細胞内への移動を支援できるとすれば、この行き詰まりを回避する方法となるかもしれません。」
上記を念頭に置き、今井氏の研究所では、NMNトランスポーターの機能を強化する低分子をすでに特定しています。
ワシントン大学の技術管理局と協力し、この技術は、老人の慢性疾患を標的とした新しい治療法に取り組む日本の帝人株式会社と呼ばれる会社の認可を受けています。
また、医科大学では、高齢者に対するNMNの影響を調査する臨床試験も進行中です。
出典： 2019年1月7日Washington University School of Medicine in St. Louis『Scientists identify new fuel-delivery route for cells』（2019年10月14日に利用）
https://medicine.wustl.edu/news/scientists-identify-new-fuel-delivery-route-for-cells/