サイエンスジャーナル

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生理学・医学

2017年ノーベル医学・生理学賞 ヤング・ホール・ロバッシュ「体内時計(概日リズム)を制御する分子メカニズムの発見」

ノーベル医学・生理学賞にアメリカの研究者

 ことしのノーベル医学・生理学賞に、生物がどのようにして24時間のサイクルを把握し、体内のリズムを作り出しているかという「体内時計」のメカニズムを明らかにしたアメリカの3人の研究者が選ばれた。

 スウェーデンのストックホルムにあるノーベル賞の選考委員会は日本時間の午後6時半ごろ記者会見し、ことしのノーベル医学・生理学賞に、いずれもアメリカの、メーン大学のジェフリー・ホール博士、ブランダイス大学のマイケル・ロスバッシュ教授、それにロックフェラー大学のマイケル・ヤング教授の3人を選んだと発表した。

 体内時計とは何だろう? 人間には1日周期でリズムを刻む「体内時計」が備わっており、意識しなくても日中はカラダと心が活動状態に、夜間は休息状態に切り替わる。体内時計の働きで人は夜になると自然な眠りに導びかれる。体内時計は毎朝光を浴びることでリセットされ、一定のリズムを刻む。体内時計はカラダのさまざまな 生体リズムを調節している。


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第66回ノーベル生理学・医学賞 ラウス・ハギンズ「発がん性ウイルス・がんホルモン療法発見」日本人功労者

 がんになる原因とは?

 2017年6月22日小林麻央さん逝く。2016年6月に海老蔵が会見し、麻央さんが乳がんで闘病していることを公表。闘病生活を公開した麻央さんのブログは海外でも大きな反響を呼び、2016年には英BBC放送の「今年の女性100人」に選ばれた。

 ご冥福をお祈りしたい。彼女が最後自宅療養になったときは、がんが良くなったのかと思ったが、その逆だった。最後家族と過ごしたいという願いの表れだった。ところで、彼女のかかった乳がん花「咲乳がん」はひどい悪性のがんで、腫瘍は熱を持ち、魚の腐ったような臭いを放ち、肌着が濡れるなど、目に見えて辛い。

 麻央さんも病床で涙したそうで、これは看病する家族にとってもたまらない光景だ。麻央さんは昨年10月1日のブログで「QOL(生活の質)のための手術」を受けたことを公表。これは腫瘍の除去手術だと考えられ、根本治療ではなく、家族や医療従事者、お見舞いに訪れる訪問客のことを考え、臭いをとにかくなくしたかったのだという。


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社会的ストレスがあると「うつ」になることがマウス実験で判明!幸せホルモン「セロトニン」のはたらきが鍵

 うつ病は誰にも可能性がある

 私たちは、生活のなかのさまざまな出来事が原因で気持ちが落ち込んだり、憂うつな気分になったりすることがある。しかし、数日もすると落ち込みや憂うつな気分から回復して、また元気にがんばろうと思える力をもっている。

 ところが時に、原因が解決しても1日中気持ちが落ち込んだままで、いつまでたっても気分が回復せず、強い憂うつ感が長く続く場合がある。このため、普段どおりの生活を送るのが難しくなったり、思い当たる原因がないのにそのような状態になったりするのが、うつ病だ。

 うつ病の患者数は近年、増加しており、およそ73万人にのぼると報告されている。別の調査では、16人に1人が、生涯にうつ病を経験しているとも推定されている。だから、うつ病はだれにとっても身近な病気であるといえる。


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第65回ノーベル生理学・医学賞 ルヴォフ・モノー・ジャコブ「酵素とウイルスの合成の遺伝的制御(オペロン説)」

 分子生物学とは何か?

 分子生物学(molecular biology)とは、生命現象を分子を使って説明(理解)することを目的とする学問である。

 いわゆるDNAやRNAなどの遺伝情報を継承、発現する高分子で生命現象を説明する学問分野である。分子生物学という名称は1938年ウォーレン・ウィーバー(Warren Weaver)により提唱された。これは当時、量子力学の確立やX線回折の利用等により物質の分子構造が明らかになりつつあったことから、まだ謎に満ちていた生命現象(中でも遺伝現象)をも物質の言葉で記述したいという希望の表明であった。

 当時、遺伝の染色体説はすでに確立し、遺伝学はショウジョウバエなどを用いて目覚ましく進歩していたが、生体高分子として知られていたタンパク質と核酸のいずれが遺伝を担っているのかも、遺伝子が具体的に何を決めるのかも不明だった。


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夢のがん早期発見が可能に?マイクロRNA(miRNA)を使って血液1滴で13種類のがんを特定!臨床研究へ

 複雑な「がん」の検査

 一般的に日本人の3人に1人が患うとされている大病、癌(がん)。世の中には様々ながんの治療方法があふれているが、がんを克服する上でもっとも重要なことは「早期発見」である。

 早期発見さえできればがんは高確率で克服できるのだ。しかし、どうやってがんを検査し発見したらよいのだろうか?

 最初に行われるのは、担当医による問診と診察である。体の状態や症状などについて詳しく聞かれるほか、診断の手がかりを得るために、過去にかかった病気、現在かかっているほかの病気、家族や血縁者がかかっている(かかっていた)病気(家族歴)や、生活習慣(喫煙や飲酒、職業など)について聞かれる。


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ヒトの受精卵でゲノム編集成功!遺伝病の治療につながる成果だが、実用化に向けて倫理面の議論が必要

ヒトの受精卵をゲノム編集 米などの研究グループ

 あなたの赤ちゃんが生まれる前に、致死的な遺伝子の変異を除去できたらどうだろう?きっと躊躇なく遺伝子治療を受けることだろう。

 命を救うことが期待されると同時に反発も予想されるこの技術の実現に向けて、科学者たちは大きな一歩を踏み出した。

 研究グループは、突然死に至ることもある心臓の病気、「肥大型心筋症」を引き起こす特定の遺伝子の異常がある精子を正常な卵子に入れて受精させた。このとき、遺伝情報を書き換える特殊な物質を精子と同時に入れたところ、70%以上の受精卵で異常な遺伝子が修復された。


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文法を操るシジュウカラはバイリンガル?初めて聞いた他の鳥の言語との組み合わせも理解できた!

 シジュウカラという鳥

 シジュウカラ(Parus minor)は、鳥類スズメ目シジュウカラ科シジュウカラ属(英語版)の1種である。 日本や韓国を含む東アジア、ロシア極東に分布する。日本では留鳥として周年生息する。

 全長は約14.5cm (13–16.5 cm) で、スズメぐらいの大きさ。翼開長は約22 cm。体重は11-20g。上面は青味がかった灰色や黒褐色、下面は淡褐色の羽毛で覆われる。頭頂は黒い羽毛で覆われ、頬および後頸には白い斑紋が入る。

 市街地の公園や庭などを含む平地から山地の林、湿原などに生息する。通常は渡りを行わないが、寒冷地に分布する個体や食物が少ない時には渡りを行うこともある。非繁殖期の秋季から冬季には数羽から10数羽、ときに数十羽の群れとなり、コガラなどシジュウカラ科の他種も含めた小規模な混群も形成する。


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怖い脳震盪、反復で認知症と同じ症状に!提供されたNFL選手の脳の99%が「慢性外傷性脳症(CTE)」

脳の手術中に患者がギター演奏、歌も

 先日、ブラジルの病院で、33歳の男性患者が脳腫瘍(しゅよう)の摘出手術を受けている最中、ギターを奏でてビートルズなどの曲6曲を歌う珍事が見られた。

 この男性は銀行員のアンソニー・クルカンプ・ディアスさんで、術後に痛みは感じなかったと述べた。手術では腫瘍の90%を取り除くのに成功した。執刀した複数の医師によると、ディアスさんは手術中、覚醒状態を続け、話しもしていた。腫瘍の除去の影響で言語機能や運動機能などに障害が出ることを警戒しつつ、手術を進めるために必要な措置だったという。

 同病院の麻酔科医によると、脳組織には痛みに対するセンサー機能がないが、皮膚や周囲の組織にはある。このため、今回の手術では患者を覚醒させ続け、痛みを感じさせない状態を維持することが課題になったという。


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睡眠障害、アルツハイマー引き起こす要因か?睡眠障害、アルツハイマーを防ぐ方法は、適度な運動と温かい食事

 熱中症と睡眠障害

 西日本と違い、ここ関東地方では空梅雨で蒸し暑い日が続いている。これだけ暑い日が続くと、体力を消耗し熱中症になる人が続出する。熱中症になりやすい人は、脱水傾向にある人、発熱のある人、睡眠不足の人が多い。夜はしっかり眠って体力回復に努めたいものだ。

 統計によると、日本の一般成人のうち約21%が不眠に悩んでおり、約15%が日中の眠気を自覚しているとの調査結果がある。こうしてみると、成人の5人に1人、つまり1500万~2000万人の人が不眠に悩んでいると推計される。背景には、人口の高齢化、ライフスタイルの多様化、24時間社会における生活リズムの乱れ、ストレスなどがあると思われる。

 健康のために睡眠はたいへん重要だ。睡眠は、心身の疲労回復をもたらすとともに、記憶を定着させる、免疫機能を強化するといった役割ももっている。健やかな睡眠を保つことは、活力ある日常生活につながる。


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ヒトの声は管楽器?録音された自分の声が気持ち悪いのはなぜ?耳が目に騙されるマガーク効果

 ヒトの声は管楽器?

 ヒトはどのように声を出しているのだろう? ヒトを含む脊椎動物は、普通「声帯」を振動させることによって声を発する(有声音)。これに対し鳥類は気管の分岐点にある「鳴管」という器官を発振させて、鼓室で共鳴させて発生する。ヒトの場合も、口腔などの共鳴、調音により言語のために調整された発声する。したがって「声は口で発せられる」という捉え方もあながち間違いではない。

 発声は気道を(普通は真声帯の)声門閉鎖で遮り、そこに呼気圧を加えて息を流し込むことで声門が繰り返し開閉し、振動することで、断続的な圧力変動(音波、喉頭原音)が生まれ、さらに声道による共鳴の効果で連続的な波形に整えられると同時に口腔や鼻腔、舌、歯、唇などの調音機構によって母音および子音が付加される。

 つまり、ヒトの声は振動する声帯部分と、空間を変形することによって音高低や、空気圧によって音の大小を変える部分で構成されている。これをもって、人の発声機構は管楽器(中でもリード楽器)に例えられることがあり、管楽器に近いと思っている人は多い。


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死ぬまで働き続ける「心筋」に秘められた再生能力を発見!心筋症はウイルス感染によって生じた心筋炎か?

 心筋とは何か?

 心筋とは心臓の壁の心筋層をつくっている筋肉。心臓の壁の大部分はこの層からなる。心臓の拍動の本体はこの筋肉の収縮である。心筋はヒトでは胎生の2週ころから拍動を始め、死ぬまで続く。形態学的には、心筋は骨格筋と同じ横紋筋に属するが、骨格筋と異なり、その運動はわれわれの意志とは独立しており(不随意)、この点で平滑筋に近い性質をもっている。

 光学顕微鏡で見ると、心筋繊維が網目状につながっており、横紋筋特有の縞模様が見られ、またところどころに光輝線もしくは介在板と呼ばれる横線がある。心筋は横紋を有する不随意筋。

 各細胞が分岐して相互に網状につながっている点が特徴で、これらのつながり部分を介在板( intercalated disk )という。この部分の電気抵抗は極めて低く、活動電位は極めて容易に伝導する。したがって洞房結節のペースメーカー細胞で発生した活動電位は短時間のうちに心臓を形成しているすべての心筋細胞に伝わる。


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超未熟児向け「人工子宮」の開発に成功!ヒツジ胎児が正常発育、羊水環境は発育に不可欠

 未熟児とは何か?

 未熟児(みじゅくじ)とは、早産などで出生時の体重が2500g未満の低出生体重児のことである。しかし、妊娠高血圧症候群による子宮内発育遅延の場合など、出生体重が小さくても在胎週数が長い場合、出生した児は「未熟」とはいえない。 「未熟」というためには呼吸機能、哺乳能力、神経学的所見など児に備わった生命機能が、胎外での生活に十分適応できるかどうかを評価すべきだからである。

  このため、現在は「未熟児」という用語は正式の医学用語としては用いられず、「早産児」「低出生体重児」などと区別してこれらの用語を組み合わせて用いている。心肺機能をはじめとする循環器系の疾患や口唇口蓋裂を伴っている場合も多く、これがもとで発育が遅れたり、言語の習得に障害となる場合があるので、未熟児センターや小児専門病院において継続的に加療を行うことが多い。

 無事に成長した未熟児の中でこれまで世界で最も小さかったのは、2004年にイリノイ州で260gで生まれた女の赤ちゃんである。また、世界で2番目、日本で最も小さかったのは、2006年10月に慶應義塾大学病院で、妊娠25週目に265gで生まれた女の赤ちゃんである。


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第64回ノーベル生理学・医学賞 ブロッホ・リネン「コレステロール、脂肪酸の代謝と調節の機構に関する研究」

 脂肪にも様々なものがある

 健康食品としてオメガ3系脂肪酸を取る人が増えている。特に朝飲むと効果的だそうだ。体を動かすことで体脂肪を燃やしやすくしてくれる。オメガ3系の脂肪酸は、亜麻仁油やエゴマ油、シソ油などに含まれていている。

 普通の油をとった時には体脂肪は少ししか燃えないが、オメガ3系の油をとるとかなり効率的に脂肪が燃えることが分かっている。つまり、亜麻仁油のようなオメガ3系といわれる脂肪酸は、中性脂肪の増加を抑えるだけではなく脂肪を分解する酵素を活性化させるので脂肪燃焼を加速させると考えられる。

 オメガ3系脂肪酸にしろ、中性脂肪にしろ、脂肪をつくっているのは生物だ。体に良い脂肪を人の手で大量生産できればよいのだが、まだまだ難しいようだ。人類は自然や他の生物のお世話にならなければ生きていけない存在なのだ。


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知られていない常識? 乳児にはちみつは厳禁!東京で「乳児ボツリヌス症」で全国初の死亡例

 自然界で最強の毒素は?

 ボツリヌス菌のつくる「ボツリヌス毒素」の致死量は体重70kgのヒトに対しA型毒素を吸入させた場合、0.7〜0.9μgと考えられており、1gで約100万人分の致死量に相当する(ちなみに青酸カリは経口投与の場合5人/g)。自然界に存在する毒素としては最も強力である。

 ボツリヌスの語源はラテン語のbotulus(腸詰め、ソーセージ)であり、19世紀のヨーロッパでソーセージやハムを食べた人の間に起こる食中毒であったためこの名がついた。ハムやソーセージに発色剤として添加される硝酸塩は、発色作用よりもボツリヌス菌の繁殖を抑える目的で使用されている。1896年、ベルギーの医学者エミール・ヴァン・エルメンゲム (Emile van Ermengem) により発見・命名された。

 ボツリヌス菌が作り出すボツリヌス毒素(ボツリヌストキシン)は毒性が非常に強く、約0.5kgで世界人口分の致死量に相当するため、生物兵器として研究開発が行われた。炭疽菌を初めとする他の生物兵器同様、テロリストによる使用が懸念されている。


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「がん」は健康な人でも普通に発症する可能性あり!「がん」の3分の2は゛DNAの複製ミス” と判明

 「がん・癌」とは何か?

 今や日本人の2人に1人がかかるといわれる「がん」。なんでそんなに多くの人ががんになるのだろうか?がんとはどのような病気だろうか?

 私たちの身体では、毎日約4千億個の細胞が死んでいると云われていう。ヒトの身体は約60兆個の細胞で構成されているから、その150分の1が毎日死んでいるという計算になる。

 このことを細胞の自然死(アポトーシス)という。このアポトーシスをせず増殖のみを繰り返す細胞が癌細胞だといえる。がん細胞とは何らかの理由で、DNAの遺伝子に損傷を受け「アポトーシス(自然死)」ができなくなった細胞だ。

 がんになる原因として、化学物質や、放射線、ウイルス感染、遺伝的要因などが発がんに関与することが明らかとなっている。がんはこれらの原因により、遺伝子に異常が起きる。そこでがんに対して遺伝子治療を使用する研究も始まっている。


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睡眠時間が最長・最短の動物は?ゾウの睡眠時間は哺乳類で最短の可能性、新研究で判明

 意外!動物たちの睡眠時間

 動物たちの睡眠時間はどのくらいだろう?

 ワシントン大学が調査した結果によると、最も長いのは、コアラやナマケモノのようだ。コアラ22時間、ナマケモノ20時間、両者とも消費するエネルギーを減らすため、寝る時間が長い。コアラはユーカリの葉を食べて生活しますが、ユーカリの葉の栄養素はごくわずか。摂取できるエネルギーが少ないため、なるべくエネルギーを消費しないように寝る時間が長くなった。

 ナマケモノはコアラと同様に、生存競争に勝利するため、他の動物の食べない「毒のある草」を食べるので、その消化に多くのエネルギーを消費し、かつ消化効率が悪いので、体力温存のために眠る。


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地球温暖化で拡大する感染症を阻止せよ!武器は「蚊の工場」、広大な中国から蚊を一掃できるか?

 地球温暖化で拡大する感染症

 地球温暖化により、熱帯性の感染症の拡大が心配されている。地球温暖化と感染症という観点からは、蚊やダニなどによって媒介される病原体により引き起こされる昆虫媒介性感染症が考えられる。

 しかし、昆虫媒介性感染症といっても数多く、媒介する昆虫の種類、増幅動物によって温暖化以外の様々な要因も重なっている。たとえば蚊が媒介する感染症としては、マラリアとデング熱が2大感染症といえるが、マラリア原虫を媒介するハマダラカは自然の豊かなところに生息する。一方、デングウイルスを媒介する蚊はネッタイシマカとヒトスジシマカですが、ネッタイシマカはヒトの生活環境で生息し、ヒトスジシマカは自然の豊かなところはもちろん住環境(庭先、都会の公園、墓地など)でも生息する。

 東南アジアの国によっては、経済発展により都市化が進み、デング熱の大きな流行が発生している。デング熱は近年ネパール、台湾、オーストラリア北部でも流行しており、地球温暖化が媒介蚊の活動を活発にしていることは確かだ。


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キメラ動物が人類を救う!ヒトの細胞もつブタ胎児の作成に成功!臓器作り見据えた研究が進む米国、遅れる日本

 ハイブリッド動物(キメラ)で人間の臓器をつくる

 米国では、人間の臓器を持った羊や豚などのハイブリッド生物を作り出そうとしている。ハイブリッド動物を作る目的は、臓器移植を必要とする患者を救うため。臓器の需要に比べて供給は少ないため、腎臓移植の場合でも2~3年は待つ必要があるとされているからだ。しかも生死に関わる病気にかかった場合、移植が間に合わず死んでしまうケースも多くある。

 報告によれば、「キメラ」とも言うべきハイブリッド生物は人間の幹細胞を動物の胚に注射することで作られていく。キメラ (chimera) とは、同一個体内に異なったDNA(遺伝情報)を持つ細胞が混じっていること。またそのような状態の個体のことをいう。

 研究者らは羊や豚の胚の中に人の幹細胞を入れる。それをメスの家畜に埋め込み妊娠、出産させる。生まれたハイブリッド生物は成長と共に体内で人間の臓器を育て、やがてそれが摘出され、病気の患者に移植されていく。


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大航海時代のマゼランやクック船長を震え上がらせた壊血病!「ビタミンC不足」が引き起こす病気で200万人が命を落とす

 壊血病とは何か?

 壊血病(scurvy)は、出血性の障害が体内の各器官で生じる病気。成人と小児では多少症状が異なる。壊血病の原因はビタミンCの欠乏によって生じる。ビタミンCは体内のタンパク質を構成するアミノ酸の1つであるヒドロキシプロリンの合成に必須であるため、これが欠乏すると組織間をつなぐコラーゲンや象牙質、骨の間充組織の生成と保持に障害を受ける。これがさらに血管等への損傷につながることが原因である。

 ビタミンCの投与を行うことによって治療できる。成人には次のような症状がある。脱力や体重減少、鈍痛に加え、皮膚や粘膜、歯肉の出血およびそれに伴う歯の脱落、変化、創傷治癒の遅れ、低色素性の貧血、感染への抵抗力の減少、古傷が開く...など。ただし、これらの症状は3–12か月に及ぶ長期・高度のビタミンC欠乏でないと生じない。

 小児の症状は、特に生後6–12か月の間に発生し、メレル・バロウ病とも呼ばれる。症状として次のようなものが挙げられる。軟骨や骨境界部での出血、血腫、骨組織の形成不全、骨折や骨の変形、出血や壊死、歯の発生障害。


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少女の卵巣から小さな脳と頭蓋骨の一部、髪の毛が発見される!寄生性双生児と奇形腫の違いとは?

 「テラトーマ」奇形種という病気

 小保方氏の発見した「STAP細胞」。オレンジジュース程度のストレスで「STAP細胞」ができるというのは、素晴らしい発見だった。しかし、2014年12月19日、理化学研究所は都内で記者会見を開き、検証実験でSTAP細胞を再現できなかったと発表した。小保方晴子氏の退職届を承認し、今回の検証結果を踏まえて、来年3月まで予定していた検証実験も打ち切ると報告した。

 検証実験で「STAP細胞」の再現には成功したが、この細胞を受精卵に入れて全身の細胞に分化させる「キメラマウス」を作ることには成功しなかった。理研は会見で、身体のさまざまな部分の細胞に変化する性質である、細胞の多能性などが確認できなかったと、検証実験結果を説明している。日本の科学界では先の論文は「ES細胞の混入によるねつ造だった」として否定された。

 「キメラマウス」とは、2種類以上の異系統のマウスの発生初期の胚を融合させることにより、人工的に作られるマウス。2種以上の遺伝的に異なる細胞から成る。この「キメラマウス」のようなことが、人間の体でも起こることがある。それが「テラトーマ」奇形腫という病気である。


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