致死性のカタツムリ毒が糖尿病治療薬の改善につながる可能性

科学者たちは、糖尿病やホルモン障害を治療する方法の手がかりを、予想外の場所、つまり地球上で最も毒性の強い動物の1つから得られる毒素から発見している。

研究者らは、捕食性の海洋イモガイである地理円錐の毒の中に、血糖値や体内のさまざまなホルモンを調節するソマトスタチンと呼ばれるヒトのホルモンを模倣する成分があることを特定した。

「イモガイは本当に優れた化学者です。」

ホルモンのような毒素の、獲物を狩るのに役立つ特定の長期的効果は、重篤で時には命に関わる糖尿病やホルモン障害の患者のための、科学者によるより優れた薬の開発にも役立つ可能性がある。

結果はジャーナルに掲載されている ネイチャーコミュニケーションズ。

より良い薬への道？

ソマトスタチン 人体の多くのプロセスにおいてブレーキペダルのような働きをし、血糖値、さまざまなホルモン、その他多くの重要な分子のレベルが危険なほど高くなるのを防ぎます。

研究者らは、コンソマチンと呼ばれるイモガイの毒素も同様の作用を示すことを発見したが、コンソマチンはヒトのホルモンよりも安定しており、特異性も高いため、医薬品設計の有望な青写真となる。

研究者らは、培養皿内のヒト細胞内でコンソマチンがソマトスタチンの標的とどのように相互作用するかを測定することにより、コンソマチンがソマトスタチンと同じタンパク質の 1 つと相互作用することを発見しました。しかし、ソマトスタチンは複数のタンパク質と直接相互作用するのに対し、コンソマチンは 1 つのタンパク質としか相互作用しません。

この微調整された標的設定により、イモガイの毒素はホルモンレベルと血糖値に影響を及ぼしますが、他の多くの分子のレベルには影響を及ぼしません。

実際、イモガイの毒素は、成長ホルモンを調整する薬など、ホルモンレベルを調整するように設計された最も特異的な合成薬よりも正確に標的を定めています。そのような薬は、体内で成長ホルモンが過剰に生成される人々にとって重要な治療法です。

コンソマチンは血糖値に影響を及ぼすため、治療薬として使用するには危険を伴う可能性があるが、その構造を研究することで、研究者は副作用の少ない内分泌疾患の薬を設計し始めることができるかもしれない。

コンソマチンは、最高級の合成薬よりも特異性が高く、分解されにくい珍しいアミノ酸が含まれているため、体内での持続時間が人間のホルモンよりもはるかに長い。これは、効果が長く続く薬を作る方法を探している製薬研究者にとって便利な特徴だ。

毒から薬へ

研究によってより良い薬を見つける 致命的な毒 直感に反するように思えるかもしれないが、ユタ大学スペンサー・フォックス・エクルズ医学部の生化学准教授で、この研究の主任著者であるヘレナ・サファビ氏は、毒素の致死性は、被害者の体内の特定の分子をピンポイントで標的にすることで高められることが多いと説明する。同じ精度は、病気の治療にも非常に役立つ可能性がある。

「毒を持つ動物は進化の過程で、 微調整された毒成分 「獲物の特定の標的を攻撃し、それを妨害するのです」とサファヴィ氏は言う。

「毒液混合物から個々の成分を一つ取り出し、それが正常な生理機能をどのように乱すかを調べると、その経路が病気に本当に関係していることがよくあります。」医薬品化学者にとって、「それはちょっとした近道です。」

コンソマチンはソマトスタチンと進化の系譜を共有しているが、数百万年にわたる進化を経て、イモガイは自身のホルモンを武器に変えた。

イモガイの魚のような獲物にとって、コンソマチンの致命的な効果は、血糖値の上昇を防ぐ能力にかかっている。そして重要なのは、コンソマチンは単独では作用しないということだ。サファビのチームは以前、イモガイの毒にはインスリンに似た別の毒素が含まれており、血糖値を急速に下げてイモガイの獲物が反応しなくなることを発見した。そして、コンソマチンは血糖値が回復するのを防ぐ。

「イモガイは、インスリン様毒素と連携して血糖値を非常に低いレベルまで下げるために、この高度に選択的な毒素を開発したと考えられます」と、生化学の博士研究員で本研究の筆頭著者であるホー・ヤン・イェン氏は言う。

イモガイの毒の複数の部分が血糖値の調節を標的にしているという事実は、毒に同様の働きをする他の多くの分子が含まれている可能性があることを示唆している。

「毒液にはインスリンやソマトスタチンのような毒素だけが含まれているわけではないかもしれない」とイェン氏は言う。「血糖値を調整する性質を持つ他の毒素も含まれている可能性がある」。こうした毒素は、より優れた糖尿病治療薬の開発に利用できる可能性がある。

カタツムリが医薬品の設計において最高の人間の化学者より優れているというのは驚くべきことのように思えるかもしれないが、サファヴィ氏はイモガイには進化の時間が味方していると考えている。

「私たちは数百年にわたって医薬化学と医薬品開発に取り組んできましたが、うまくいかないこともありました」と彼女は言う。「イモガイはそれを非常にうまく行うのに十分な時間がありました。」

あるいは、Yeung 氏の言葉を借りれば、「イモガイはまさに優れた化学者です」。

ユタ大学とコペンハーゲン大学の研究者もこの研究に貢献した。

この研究は、国立衛生研究所の国立一般医学研究所、ヴィラム若手研究者助成金、欧州委員会のスターティング助成金、およびカールスバーグ財団から支援を受けた。

ソース： ユタ大学