バイオテクノロジー
クモムシの『バイオスタシス』メカニズムが人間の長寿向上の鍵になる可能性
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バイオスタシスと不死身のクモムシ
生物学や医学を研究する際、研究者は常に他の種に存在し、人間には「欠けている」ように見える要素の発見に関心を持ってきました。これまでの例としては、サメのがん耐性、不死のクラゲ、マウスやサルにおけるカロリー制限が寿命を延ばす効果、爬虫類の再生能力などが挙げられます。
何十年もの間研究者を魅了してきた別の動物は「クモムシ」や「コケの子豚」とも呼ばれるタルディグレードです。これは節足動物（昆虫や甲殻類）に近い約1,100種からなるグループです。体長は1mm未満（0.04インチ）と非常に小さく、砂やコケ、開花植物、淡水・海水といった水分の多い環境に生息しています。
出典: Britannica
タルディグレードが特別なのは、極端な環境条件に対する驚異的な耐性です。彼らはバイオスタシス、すなわち「チュン」状態に入ることができ、代謝率が通常の0.01%にまで低下します。
バイオスタシスに入る能力により、タルディグレードは乾燥に対して極度の耐性を持ち、水が戻るまで何年、場合によっては何十年も待機できるのです。
彼らは真空状態で8日間、酸素なしのヘリウム雰囲気で3日間生存できることが示されています。また、−272°C（−458°F）までの低温で数時間、−190°C（−310°F、液体空気）で21か月、さらには148°C（300°F）までの高温でも生存できました。
したがって、この驚異的なバイオスタシス耐性のごく一部でも人間に応用できれば、健康や寿命に革命的な変化をもたらす可能性があるのは驚きではありません。
バイオスタシスタンパク質
ワイオミング大学のシルビア・サンチェス＝マルティネス博士とトーマス・ブースビー博士は、タルディグレードの耐性がCAHS（細胞質豊富熱可溶性）と呼ばれる特定のタンパク質によってもたらされている可能性を発見しました。
最近発表された論文「Labile assembly of a tardigrade protein induces biostasis」では、これら新たに同定されたタンパク質が代謝を低下させ、バイオスタシスなしでは生き残れないほど過酷な環境条件でもタルディグレードを助けることを示しました。
この発見は、同じ研究者たちが以前に行った研究に基づいており、タルディグレードのタンパク質が医薬品であるヒト血液凝固因子VIIIを室温で安定化・保存できることを示しています。通常、この分子は非常に壊れやすく、適切な温度範囲外になると劣化します。
バイオスタシスタンパク質の理解
研究ではこれらのタンパク質についていくつかの点を調査しました。まず、保護効果をもたらすタンパク質配列を解明しようとしました。次に、彼らがどのように機能を果たすかを理解しようとしました。
彼らはCAHSタンパク質がゲル状構造を形成できることを発見しました。再度希釈すると、このゲルは液体状態に戻ります。これは、乾燥というタルディグレードにとって最大の脅威に対し、CAHSタンパク質を活性化させる主要なメカニズムであると考えられます。
さらに、CAHSタンパク質は「ダンベル」形状の3次元構造を持ち、主に3つの部分から構成されていることが分かりました。
出典: Protein Science
ゲル形成能力は主にβシートとβシートの3次元構造相互作用に関連しており、複雑なチューブ状構造を形成します。
出典: Protein Science
全体として、タルディグレードのCAHSタンパク質が形成するゲルは細胞内から代謝を低下させます。研究者は、この代謝低下のみが生存率向上の原因であることを実証しました。
出典: Protein Science
タルディグレードのバイオスタシス耐性を人間に応用する
ヒト細胞におけるCAHSタンパク質
研究者は培養したヒト細胞にCAHSタンパク質を産生させるよう遺伝子改変を行いました。これらの細胞は浸透圧ストレスに直面した際、生存率が向上することを示しました。
出典: Protein Science
さらに、タルディグレードの生存に重要なβシート相互作用とゲル形成特性が、改変されたヒト細胞の耐性向上にも寄与していることを証明しました。
最後に、タルディグレードタンパク質がヒト細胞で誘導するバイオスタシスは、人間においても可逆的であることが示されました。
抗老化応用
老化はしばしば代謝活動や酸化と関連付けられます。特に、化学物質や汚染物質、全体的に悪い環境条件によって引き起こされる細胞ストレスと組み合わさると顕著です。
これは、カロリー摂取を減らすことが多くの生物の寿命を延ばす主要な理由の一つと考えられています。
CAHSタンパク質がストレス時に代謝を低下させるようであれば、老化の主要な原因の一つを減少させる可能性があります。
バイオテクノロジー応用
医療
タルディグレードのCAHSタンパク質のもう一つの潜在的応用は、医薬品のバイオ分子や保存細胞の保存です。以前に血液凝固因子VIIIに対して行われたことは、mRNAワクチン、幹細胞、ホルモン、薬剤など多様な医療治療にも応用できる可能性があります。
さらに、これらのタンパク質を使用すれば、冷凍や冷蔵なしで食品の保存期間を延長できる可能性もあります。
農業
NAHSタンパク質は乾燥に対して強力な保護を提供するため、作物の乾燥耐性向上にも利用できるでしょう。極端な温度に対する追加の耐性も植物にある程度適用できるかもしれません。気候変動が農業にますます影響を与える中、これはタルディグレードタンパク質の新たな有望な応用分野となり得ます。
抗老化・長寿企業
1. MeiraGTx Holdings
MGTX 価格チャート
MeiraGTx (MGTX ) は、老化に焦点を当て、遺伝子導入ベクターとしてアデノ随伴ウイルス（AAV）を使用する遺伝子治療会社です。AAVに注力することで、同社はさまざまな病態や細胞タイプに対して高度にカスタマイズ可能な治療法を開発できます。
“カプシドタンパク質のわずかな違いが、異なるカプシドが遺伝子を異なる細胞に届ける効率を調整できるため、特定の細胞タイプを最も効果的に標的とするAAVカプシドを選択できるようになります。”
この技術には、患者の体内に導入された遺伝子をオンデマンドで活性化するオン/オフの“リボスイッチ”が備わっており、遺伝子治療に対して極めて高い制御性を提供します。
同社は眼科、神経変性疾患（パーキンソン病を含む）および唾液腺疾患の3つの治療分野で活動しています。
2023年12月、MeiraGTxはJanssenとX連鎖網膜色素変性（XLRP）治療薬に関する4億1500万ドルの資産購入契約を締結しました。同社はまた、Janssenと提携した眼科臨床試験を2件実施中です。
出典: MeiraGTX
MeiraGTx技術による遺伝子治療の活性化制御の極度の高精度は、将来の長寿治療において非常に重要になる可能性があります。
これにより、抗老化療法の見通しを妨げることが多い不要な副作用のリスクを低減できるでしょう。タルディグレードのCAHSタンパク質をヒト細胞に応用すれば、特定組織で「オンデマンド」発現させたり、特定条件に応答させたりでき、医療的・規制的リスクを軽減できます。
2. Lineage Cell Therapeutics
LCTX 価格チャート
Lineageは、多能性細胞から開始し、独自の誘導分化法を用いて、移植用に200種類以上のヒト細胞タイプを製造しています。
Lineageは、臨床第2相で高度に進んだ潜在的製品が2つ、他に3つはより早い段階にあります。
出典: Lineage
主力製品はGenentechと提携したOpRegenで、加齢性黄斑変性（AMD）を含む眼疾患を治療します。LineageはGenentechから先行投資として5,000万ドルを受け取り、6億2,000万ドルのマイルストーン支払いと二桁のロイヤリティが見込まれます。初期試験では12人中5人で前例のない網膜再生が達成されました。
第2のより進んだプログラムは、脊髄損傷用のOPC1（オリゴデンドロサイト細胞移植）です。この治療は脊髄を保護し、改善が見られない患者の数を大幅に減少させる可能性があります。初期結果は有望で、多くの患者が治療なしでは得られなかった感覚を取り戻しています。
出典: Lineage
“飲むことも、食べることも、メッセージを送ることもほとんど何もできませんでした。私はただ存在しているだけで、人生を生きているわけではありませんでした。” – Kris Boesen、OPC1患者
CAHSタンパク質を持つ細胞が実際により耐性を示す（タルディグレードレベルに達しなくても）なら、これは新たな抗老化ソリューションの開発領域となり、Lineage Cell Therapeutics (LCTX ) のカタログにある200種以上のヒト細胞ラインに加えることができます。
3. Bayer Crop Sciences
Bayer Crop Sciencesは、製薬部門と合わせてグループの半分を占め、種子や形質、作物保護に関するイノベーションに注力しています。
出典: Bayer
同社は作物保護企業として、除草剤、殺菌剤、殺虫剤を含むソリューションを提供しています。作物保護メカニズムは世界の収量の約30％、すなわち5億5,000万トンの食料を守り、20億人以上を養うことが可能です。
また、植物や作物を改善するあらゆる方法でプロジェクトを展開している非常に革新的な企業でもあります。
同社のイノベーションは、バイオテクノロジー研究者が植物DNAに対して標的型改良を行うのに貢献しています。組み込まれた除草剤耐性により雑草管理を支援し、種子の遺伝的潜在力を保護しつつ、環境負荷を大幅に削減した効率的な栽培を可能にします。
1983年から2009年にかけて、農業における乾燥関連の損失は合計で1660億ドルに上ります。予測では気候変動がこの問題をさらに拡大させる可能性が警告されています。
したがって、タルディグレード由来のCAHSタンパク質が動物だけでなく植物細胞でも浸透圧ストレスを低減できることが判明すれば、Bayerのような企業が遺伝子工学を通じて乾燥耐性作物を創出し、既存の遺伝子組み換え植物や遺伝子編集R&D活動に加える有望な領域となります。
