私たちは、日焼けした皮膚を交換したり、血液供給を補充して怪我から回復したりするために、細胞が分裂して増殖できることに依存しています。 私たちのすべての遺伝的指示を伝える染色体は、細胞分裂中に完全にコピーされなければなりません。 染色体の末端を覆うテロメアは、この細胞再生プロセスにおいて重要な役割を果たし、健康と病気に直接関係します。
酵素テロメラーゼは、細胞分裂中に染色体が複製されるときにテロメアの長さを維持する上で重要な役割を果たします。 カリフォルニア大学サンタクルーズ校のキャロル・グライダー教授は、30 年以上にわたってテロメアとテロメラーゼを研究してきました。 その間に彼女が成し遂げた発見の影響が、彼女が2人の同僚とともに2009年にノーベル生理学・医学賞を受賞した理由です。
テロメアは染色体の末端に存在し、細胞の再生プロセスにおいて重要な役割を果たします。
したがって、グライダーのテロメアに関する最新の研究結果は、彼女を驚かせるものではなかったはずだ。 それでも、彼らはそうしました。
本日オンラインで公開されました 科学ある 新しい研究 は、テロメアの長さがこれまで理解されていたものとは異なるパターンに従っていることを発見しました。 この研究では、テロメア長がすべての染色体にわたって最短から最長までの一般的な範囲に収まるのではなく、異なる染色体が別々の末端特異的なテロメア長分布を持っていることを発見しました。
グライダー氏によれば、この発見はテロメアの長さを調節する分子プロセスが完全には理解されていないことを意味するという。 そして、テロメアの長さが人間の健康にどのように影響するかを考えると、これは重要です。「テロメアが短くなりすぎると、肺線維症、骨髄不全、免疫抑制などの加齢に伴う変性疾患が発生します」とグライダー氏は言う。 「一方で、テロメアが長すぎると、特定の種類のがんにかかりやすくなります。」
この論文の筆頭著者であるカヤラシュ・カリミアン氏は元博士号である。 ジョンズ・ホプキンス大学医学部のグライダー研究室の学生。 この研究の他の共著者には、ダナ・ファーバー癌研究所、ハーバード大学医学部、ピッツバーグ大学の研究者が含まれます。 グライダー、著名な教授 分子生物学、細胞生物学、発生生物学 カリフォルニア大学サンタクルーズ校の博士であり、ジョンズ・ホプキンス大学の教授でもある彼は、この論文の上級著者として研究を主導した。
なぜ長さが重要なのか
テロメラーゼがなければ、細胞が分裂を繰り返すにつれてテロメアはどんどん短くなってしまいます。 過去 30 年間にわたり、グライダーらによる研究では、短いテロメアが変性疾患を引き起こすことが確認され、テロメアの長さが一定の範囲内にあることも示されています。
しかし、この論文は、単一のテロメア長の範囲が広すぎることを示すことで、科学的合意に異議を唱えています。 研究者らは、この研究のために147人のテロメアを測定したところ、ある個人では、すべての染色体にわたる平均テロメア長がDNAの4,300塩基であることを発見した。 次に、特定の染色体を分離したところ、ほとんどのテロメアの長さがこの平均とは大きく異なることが判明しました。 あるケースでは、長さが6,000塩基も異なっており、グライダー氏はこれを「びっくりするほど」と表現した。
さらに、147人全員で同じテロメアが最も短いか最長であることが最も多く、特定の染色体末端にあるテロメアが最初に幹細胞不全を引き起こす可能性があることを示唆している。
ナノポア配列決定の革新
分子レベルでこのような正確な測定を行うために、グライダーのチームはある技術を使用しました。 カリフォルニア大学サンタクルーズ校で発明された これは「ナノポア シーケンシング」と呼ばれる、DNA と RNA を読み取るための革新的な方法で、2014 年に商用製品 MinION として市場にデビューして以来、ゲノミクス研究に多大な影響を与えてきました。
ナノポア技術は、ゲノミクス分野における最も重要な進歩のいくつかを可能にしました。 ギャップのないヒトゲノムそして、新型コロナウイルス感染症（COVID-19）ゲノムの配列決定は、パンデミックを終わらせるための闘いにおいて極めて重要です。 カリフォルニア大学サンタクルーズ校は、英国に拠点を置く企業オックスフォード ナノポア テクノロジーズにナノポア シーケンシング テクノロジーのコンセプトをライセンス供与し、初のハンドヘルド DNA シーケンサー MinION を製造しました。
注目すべきことに、ナノポアシークエンシングの発明者の目には、グライダーの研究は、科学研究を前進させるこの技術の能力が解明され続けていることを証明している。 カリフォルニア大学サンタクルーズ校の生体分子工学の名誉教授であるマーク・エイクソン氏は、グライダー論文の基本的な発見を裏付ける2つのプレプリント研究もオンラインに掲載されていると指摘する。
「私の意見では、これは、MinION が導入されて以来、人間の生物学に焦点を当てた最も重要なナノポアに基づく論文です」とアケソン氏は述べた。 「彼らのテロメア長アッセイが臨床で広く使用されることは容易に想像できます。」
エイクソン氏と、バスキン工学院生体分子工学の名誉教授でもあるデビッド・ディーマー氏は、昨年、ナノポア配列決定の発明により米国議会図書館で表彰された。 彼らの同僚であり友人であるハバード大学の生物学者であり、この技術の共同発明者であるダニエル・ブラントン氏も同様に表彰されました。
病気の予防への影響
このような正確な DNA 読み取りにより、グライダーのチームはテロメアに隣接する配列を特定し、それらの領域がテロメラーゼが長さを調節している場所であるという仮説を立てることができました。 そして、それが本当であれば、これらの領域とそこに結合するタンパク質は、病気を予防するための新薬の潜在的な標的として機能する可能性があるとグライダー氏は述べた。
さらに、ナノポア配列決定による「テロメアプロファイリング」のプロセスは、ハイスループット薬物スクリーニングのための追加の MinION ベースのアッセイ開発のモデルとして機能する可能性があります。
「この利用しやすい技術は、研究、診断、医薬品開発に広く使用できる可能性を秘めています」とグライダー氏は述べた。 「この研究は、テロメアの長さ調節にはまだ解明されていないメカニズムがあることを示しています。 これらのメカニズムを調査することで、がんや特定の変性疾患に対する新たなアプローチが得られるでしょう。」
「ヒトのテロメアの長さは染色体末端に特異的であり、個体間で保存されている」というこの研究は、国立衛生研究所（R35CA209974からグライダーおよびR01HL166265）、ジョンズ・ホプキンス大学ブルームバーグ特別教授、および国立科学財団大学院研究からの助成金によって資金提供された。フェローシッププログラム。
この記事は、カリフォルニア大学サンタクルーズ校ニュースセンター Web サイトから再公開されたものです。 原作が読める ここ。
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#新しい研究は変性疾患予防のための染色体末端の潜在的な標的を発見
2024-05-04 04:13:57
