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自然に学ぶ研究事例

第110回天然物に学ぶシグナル伝達メカニズムへの応用
医療技術
自然のメカニズム
創薬に有用な新規天然物を探索
生物が生産するさまざまな生物活性物質は、 古くから薬などに利用されてきた。 生命活動の根幹を司る、天然物に学ぶ シグナル伝達メカニズムへの応用とは?
ゲットウと変形菌と放線菌
ゲットウと変形菌と放線菌

生物が生産する低分子化合物(天然物)は、特異的な構造を有することにより多様な生物活性を示すものが数多く存在する。古くからさまざまな効能が知られている熱帯性植物のゲットウ(写真左)、変形菌(粘菌、写真右上)や放線菌(写真右下)などの菌類ほか、さまざまな生物が天然物を有する探索素材として研究されている。

生物の体内には、さまざまなシグナル伝達分子(タンパク質)が細胞間や細胞内でシグナル(情報)を変換しながらリレーしていくメカニズムがいくつも存在しています。そして、その情報に基づいて核内で特定遺伝子が転写され、必要とされるタンパク質がつくられて、発生や分化、細胞増殖といった生命活動が維持されているのです。

シグナル伝達分子は、たとえばそうした生命活動のオンとオフをコントロールするスイッチとして働いています。ところが、そこに何らかの異常が発生すると情報が伝わらなかったり、あるいは誤って伝わってしまい、必要なときにスイッチがオンにならない、反対にオフにならないなどコントロールが効かなくなります。その結果、がんやアルツハイマーをはじめとするさまざまな疾病の発症につながるといわれています。

胚の発生・分化、細胞の自己複製、組織再生などの重要な役割りを果たしているのが、ウイントシグナルで、発達シグナルと呼ばれるものの1つです。また、トレイルシグナルは、がん細胞のアポトーシス(プログラムされた細胞死)に関わることも知られています。そこで、植物や変形菌(粘菌)、海藻類などさまざまな生物の抽出エキスから、これらのシグナル分子に作用する天然の化合物(天然物)を探索し、たとえば抗がん剤などの創薬につなげようという研究が注目されています。これまでの研究で、ウイントシグナル阻害物質や、アポトーシス誘導物質などが発見され、構造解析や作用機構の解明も進められています。

たとえば、アオカビからペニシリン、ケシの実からモルヒネ、柳の樹皮からアスピリンなど、さまざまな生物が生産する天然物は、古くから薬として利用されてきました。近年では、香辛料として使われている八角から抽出した物質が、インフルエンザ治療薬の原料となったことも知られています。そして現在、さらなる新しい創薬の基盤として、未利用天然物の研究に大きな期待が寄せられているのです。

石橋正己 教授

千葉大学大学院 薬学研究院

オンリーワンの天然物ライブラリー構築を目指す
私たちの研究は天然物化学といわれる分野で、新しい天然の化合物を探索して化学構造を研究すること、シグナル伝達分子を標的とするスクリーニング、生物活性低分子の活性機構を解明することなどをテーマとしており、最近ではケミカルバイオロジーとも呼ばれています。そして、国内だけでなく、バングラデシュやタイなどへ赴いて、研究をしています。天然物は、古くから薬草などとして民間療法に用いられてきており、現地ならではの伝統的な効能や利用法が伝えられています。しかし、自分たちが目的とするものを見いだすためには、そうした情報を参考にしつつも、ランダムなスクリーニングを行うように心がけています。 学生時代からずっと、新しい物質をみつけることが研究の端緒になると考えてきました。これからも継続して材料を集め、世界で唯一と言われるような未利用天然物ライブラリーを構築したいと思っています。

トピックス
ゲットウ(月桃)は熱帯から亜熱帯アジアに分布するショウガ科の植物で、日本では沖縄や九州南部で生息しています。ゲットウの葉の成分には、防虫・防かび作用があることが知られており、消臭剤や防虫剤などに利用されています。また、保湿効果や皮膚の炎症を抑える効果もあり、化粧品にも利用。乾燥させた種子はお茶にしたり、胃腸を整える薬として飲用されています。 近年、「アスタキサンチン」、「カテキン」、「アガリクス」、「ギャバ」、「コンドロイチン」ほか、実に多種多様な天然物が健康増進効果や抗アレルギー作用、抗コレステロール作用、抗がん作用などを有していることが次々と明らかにされ、サプリメントや薬、生活用品などへと展開されています。そして、世界には未利用物質が未曾有に存在していると考えられ、その探索研究が盛んに行われているのです。
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