回虫のDNAのいくつかの重要な遺伝子を微調整することにより、科学者たちは動物の寿命を約500％延ばしました。
それは人生の大きな飛躍です。平均的な回虫は約3〜4週間生きます。しかし、2つの特定の遺伝子（DAF-2とRSKS-1）に邪魔されない場合、生物は数か月間生存できます。
科学者たちはこれらの遺伝子を何年も前に長寿に関連付けており、これらの遺伝子がオフに切り替えられると、ワームや他の生き物の寿命が延びることに気付きました。しかし、老化プロセスにおける遺伝子の正確な役割は謎のままでした。
現在、研究者たちは、これら2つの遺伝子とミトコンドリア（体全体の燃料電池機能を担う小さな発電所）の間に点をつないでいます。ジャーナルセルプレスの2019年に発表された研究によると、生物が年をとるにつれてミトコンドリアは機能不全になり始めますが、DAF-2とRSKS-1のサイレンシングはこの損傷を遅らせ、少なくとも回虫で寿命を延ばすようです。
アンチエイジング治療がヒトを含む哺乳類で機能するかどうかは、時がたてばわかるでしょう。
ドミノ効果
科学者は、1990年代初頭に、DAF-2と老化の関係を最初に認識しました。研究チームは、回虫が遺伝子の変異バージョンを運ぶと、通常の2倍長く生きることを発見しました。この発見は、遺伝子とその副産物によって駆動される老化の研究の新しい時代を跳躍させました。
「それは現場でのゲームチェンジャーのようなものでした…単一の遺伝子が寿命を延ばすことができると人々は信じ始めたからです」とカリフォルニア州ノヴァトにあるバック研究所老化研究所の共著者パンカジ・カパヒ教授はLive Scienceに語った。 。
時が経つにつれて、研究グループはRSKS-1を含むより多くの寿命遺伝子を発見しましたが、増加する証拠により、これらの遺伝子コードの特別なセグメントは単独では機能しないことが示唆されました。代わりに、彼らは他の遺伝子と彼らが構築するのを助けるタンパク質のチームと協調し、「シグナル伝達経路」として知られている細胞活動のカスケードを引き起こします。シグナル伝達経路をドミノの列と考えてください。あるドミノが倒れると、別のドミノに落ちて複雑な連鎖反応を引き起こします。
DAF-2とRSKS-1はそれぞれ、重要なシグナル伝達経路内にあります：インスリンシグナル伝達経路は血糖値と代謝を制御するのに役立ち、TOR経路は細胞がどのようにタンパク質を構築するか、したがってそれらが成長して増殖するかを変更します。しかし、これらの経路が老化する生物においてどのように交差するかは知られていない、とカパヒは言った。
このアンチエイジング効果の原因を明らかにするために、カパヒと彼の同僚は、これらの遺伝子の両方がオフになっている変異回虫の細胞をスパイしました。 「ポリソームプロファイリング」と呼ばれる手法を使用して、チームは、ある時点で細胞が構築していたタンパク質を追跡できます。タンパク質の構築中、細胞はさまざまなメカニズムを利用して、特定のタンパク質の生産を増やしたり、調整したりすることができます。チームは、変異ワームでは、細胞が「チトクロームc」と呼ばれるタンパク質のコピーを通常のワームよりもはるかに少ないことを発見しました。
ここにミトコンドリアが登場します：
シトクロムcはミトコンドリアの内膜に現れ、負に帯電した電子がその構造を通過するのを助けます。このタンパク質からタンパク質への電子の移動により、ミトコンドリアは燃料を生成することができますが、変異型ワームでは、シトクロムcが存在するはずの場所にギャップが現れます。通常のように効率的に燃料を作ることができないミトコンドリアは、エネルギー生産に逆戻りし、代わりに損傷した組織の修復に集中します。
エネルギー貯蔵が低下すると、AMPKと呼ばれる燃料感知酵素が高速で作動し、ワームがより効率的なエネルギー代謝に切り替わります。この複雑な一連の出来事により、最終的には細胞が健康に保たれ、老化しても大部分が損傷を受けない、長生きする回虫が生成されます。
「タンパク質は年齢とともに損傷を受け、これらの経路が抑制されると損傷が少なくなる」とカパヒ氏は語った。さらに、筋肉や脳などの特定の組織は、これらの経路が詰まっている限り、さらに健康になる可能性があると研究は示唆している、と彼は付け加えた。
ワームから人間へ
全体として、変異ワームは、老化した細胞を修復するために、タンパク質とエネルギーの両方の生産を抑制しました。具体的には、動物の生殖細胞におけるシトクロムcの欠如がこのプロセスの鍵であると著者らは述べた。ワームが低エネルギーモードにある間、生殖に関連するプロセスを保留にしているのかもしれないと彼らは言った。
カパヒ氏によると、生物は飢餓モードに入ると同様に反応します。十分な栄養がなければ、細胞のシグナルが体に「タイムアウト」を取り、子孫を作る準備をするように伝えます。この考えは、1990年代の古い回虫の研究によっても支持されています。その研究では、突然変異体ワームは通常のワームの2倍長く生存しましたが、子孫も約20％少なくなりました。
回虫の老化は、受動的プロセスであるどころか、代謝、タンパク質構築、および潜在的に繁殖を制御するために一緒に機能する生物学的経路の厄介な絡み合いを伴うようです。カパヒ氏は、人間にも同様の経路が存在するが、老化が両方の生物で同じように機能するかどうかは科学者にはまだわからない、と語った。どちらかと言えば、人間の老化はもっと複雑になるかもしれません。
「保全はワームと哺乳類の間のこれらの経路に絶対的で重要な違いはありません」とハーバード医科大学の医学教授でマサチューセッツ総合病院の糖尿病部門の責任者であるジョセフ・アヴルフ博士は電子メールでLive Scienceに語った。
インスリンとTOR経路のシグナル伝達を阻害することは、ワームの寿命を延ばすようですが、人間が同じ反応を示すかどうかは不明です。
「ここで特定された遺伝子ネットワークが哺乳類でも同様に機能する場合、薬理学的介入が実行可能になる」とアヴルフ氏は述べた。言い換えると、ワームで最初に行われたアンチエイジング実験は、人間で機能する可能性があるかどうか誰もが知る前に、哺乳類で再現されなければなりません。
カパヒ氏は、老化プロセスに関与する経路は「ワームに非常に特有なものかもしれない」と語った。 「しかし、これらの質問をしなければ、私たちは決して知りません。」
