核酸こそ生命の設計図

私たちの身体を構成し、動かしているタンパク質。その材料はアミノ酸ですが、「どのアミノ酸を、どんな順番でつなぐか」という設計図を持っているのが、核酸（DNA とRNA）です。DNA（デオキシリボ核酸）は、細胞の核の中にある“命の設計図”。ここには、私たちの身体をつくるあらゆるタンパク質の情報が、文字のように並んだ塩基配列として記録されています（図1）。

■細胞の構造（図1）

細胞内には細胞核を中心に、エネルギーを生むミトコンドリアやタンパク質を合成するリボソーム、タンパク質を送り出すゴルジ装置などがあり、タンパク質を作り出しています。DNA は細胞核の中の染色体に存在します。RNAは遺伝情報の伝達やタンパク質の合成などに働き、細胞核、細胞質内、ミトコンドリアにも存在します。

タンパク質を合成するには転写と翻訳

タンパク質を合成するには、まずこの設計図の必要な部分をコピーすることから始まります。DNA から写し取られたのがRNA（リボ核酸）。この過程を「転写」といいます。特にmRNA（メッセンジャーRNA）は、情報を運ぶ役目を担っています。mRNA は細胞の核の外に出て、「リボソーム」と呼ばれるタンパク質合成の工場に運ばれます。そこでtRNA（トランスファーRNA）が、mRNA の情報に合わせてアミノ酸を一つひとつ運び、正確な順番でつなぎ合わせていきます。この作業が「翻訳」です（図2）。

■核酸から始まるタンパク質づくり（図2）

タンパク質を合成する働きを担うのがRNAです。DNAにある遺伝子情報をメッセンジャーRNAに「転写」（コピー）し、その遺伝子情報がアミノ酸情報に「翻訳」されます。翻訳された塩基配列をもとにアミノ酸をつなげて酵素・ホルモンをはじめとしたすべてのタンパク質が作られています。

DNA→ RNA → タンパク質の流れ

このようにして、ようやく1 つのタンパク質がつくられます。つまり、DNA→ RNA → タンパク質という流れが、生命を支える根幹なのです。
核酸は「タンパク質の設計者であり、現場監督であり、指示書そのもの」。核酸がなければ、どんなにアミノ酸があっても、タンパク質は正しく合成されません。そしてこの精密なシステムがあるからこそ、私たちは筋肉をつくり、酵素を働かせ、ホルモンを分泌できるのです。

栄養書庫発行 : 『よくわかる健康サイエンス-11 タンパク質とアミノ酸と核酸』より

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男性の2人に1人、女性の3人に1人

日本人は生涯に渡ってがんにかかる割合が、男性の2人に1人、女性の3人に1人と言われている世界でもトップクラスのがん大国です。

遺伝子の傷が積み重なると

がん細胞は、正常な細胞になるはずの遺伝子になんらかの原因によって傷が付くことで発生します。この遺伝子の傷は、DNAの配列に異常が起きる突然変異と、配列自体変わらずに使われ方が変わってしまうもの（エピジェネティック変異）があることがわかっています。こうした遺伝子の傷が2～10個程度積み重なることで、がん細胞になってしまうのです（図1）。

■ がん発生のメカニズム（図1）

私たちの身体を作る約37兆個の細胞は、遺伝子をコピーして日々新しい細胞に生まれ変わっています。その過程で、なんらかの危険因子により細胞の設計図である遺伝子に傷が付くと、ミスコピーされ異常な細胞が生まれます。突然変異した細胞が増殖して、がん細胞になります。

アポトーシスを誘導してガンを予防する

核酸は傷ついたDNAを修復する作用だけでなく、アポトーシス（細胞死滅）を誘導させる作用もあり、異常を起こした細胞を死に追い込んで、がんを予防する作用があると考えられています。

アンチセンス核酸医薬

さらにゲノム創薬※1としての核酸医療が最先端医療として注目され、世界中研究者が日々新たな発表しています。抗生物質に匹敵する医薬品になるとも言われる核酸創薬の代表的なものにアンチセンス核酸医薬（図2）があります。
名古屋大学が行っている研究では、難治性の胃がん（腹膜播種）をターゲットにした、新しいアンチセンス核酸医薬の開発が進み、がん移殖したマウスの腹膜播種の進展を止め、生存期間の延長に成功しました※2。

■ アンチセンス核酸医薬とは（図2）

細胞はDNA→メッセンジャー RNA →タンパク質という流れで作られます。これはがん細胞も同じです。がん細胞のメッセンジャーRNAの塩基配列から、アンチセンスDNAを合成することで、特定のウイルスやがんの異常な働きを抑えることができます。このアンチセンスDNA（RNA）を、アンチセンス核酸医薬と呼びます。

壊れた遺伝子の発現を食い止める

DNAやRNAを細胞内に導入することで、壊れた遺伝子の発現を食い止めるアンチセンス核酸医薬は、不死と言われるがん遺伝子の働きを弱め、がんの治療を行う薬になる可能性があることから、現在最も有力視されています。

※ 1 ヒトゲノムの解析を経て、生まれたのがゲノム創薬です。遺伝子情報から病気に関する遺伝子を特定して開発できるので、より効果的な薬ができると期待されています。
※ 2 Mitsuro Kanda,et al. Molecular Therapy – Nucleic Acids(2020)

●核酸医薬とは
DNAからタンパク質が産生される段階のメッセンジャーRNA（mRNA）やマイクロRNA（miRNA）などの核酸をターゲットにするものやタンパク質をターゲットにするものがあります。

栄養書庫発行 : 『Nutrient Library-34 核酸の秘密』より

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ヒト幹細胞培養液に含まれるエクソソームとは

ヒト幹細胞培養液に含まれる細胞間情報伝達物質の中で、いまもっとも注目されているのが、エクソソームと呼ばれる細胞外小胞です。

エクソソームは、細胞から分泌される直径50～100nm（ナノメートル）の顆粒状で、もともとは細胞内の不要なものを外に排出するゴミ袋と考えられていました。しかしマイクロRNAやメッセンジャーRNAなど単独で細胞外に出るとすぐに分解されてしまう情報伝達物質を包み込んで安全に運ぶカプセルの役割があることがわかり、いまでは多くの研究者がエクソソームの研究に取り組んでいます。

確実に情報を伝達

エクソソームの表面は細胞膜由来の脂質でできていますが、多くのタンパク質が顔を出しているのが特徴です。その中には、外敵を退治する役割のマクロファージが外敵とは見なさないタンパク質があり、このおかげでエクソソームは安全に生存できています。またエクソソームの行き先を示す役割のタンパク質や、細胞のレセプター（鍵穴）に働きかけるリガンド（鍵）の役割を果たすタンパク質もあります。

さらに、エクソソームのカプセルが目的の組織細胞に到達して細胞膜に融合すると、カプセル内にいたマイクロRNAなどが目的の細胞内に入り、確実に情報を伝達できるのも大きな利点です。この特性を活かし、薬剤や核酸をピンポイントで治療細胞に送り届けるドラッグデリバリーシステムの研究も進んでいます。

これまでの化粧品成分にはない細胞の若返り

美容業界でも、エクソソームにはこれまでの化粧品成分にはない細胞の若返り効果があることがわかっており、今後への期待が高まっています。

■ エクソソームの特徴

これまでヒト幹細胞培養液は、細胞からの分泌因子が拡散する「パラクラインファクター」により周辺に作用すると考えられていました。近年の研究は、「エクソソーム」がより効果的に情報を伝達、機能的変化や生理的変化を引き起こしていることを明らかにしています。

エクソソームにはさまざまなタンパク質や脂質、RNAなどが包まれています。これらを別の細胞に運搬することによって、感染性病原体や腫瘍に対する適応免疫応答の媒介、組織修復等の機能的変化や生理的変化を引き起こします。

栄養書庫発行 : 『Nutrient Library-25 ヒト幹細胞培養液の美容力』より

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