イカのRNA編集はとてつもない規模で実施されており、60,000個以上の脳細胞が再コーディングのプロセスを担う。ヒトではたった数百にすぎない。PHOTOGRAPH BY ROGER HANLON/THE MARINE BIOLOGICAL LABORATORY

遺伝子編集技術によってDNAの遺伝暗号を改変することで、ヒトの遺伝性疾患の治療を目指す研究が進んでいる。地球上のほぼすべての動物において、DNAに加えられた変化は細胞核の中からメッセンジャーRNA（伝令RNA）を介して細胞質に持ち出され、そこでたんぱく質へと翻訳される。

しかし、ヒトよりずっと前から遺伝暗号を編集する方法を知っている“動物”が、少なくとも1種いる。釣りのエサに使われ、大型の海生生物の餌食になる軟体動物・イカの一種だ。その遺伝暗号の編集方法は、遺伝子編集をベースにした薬剤や治療法を開発する研究者たちにとって、ヒントになるかもしれない。

桁違いのRNA編集能力をもつ生物

マサチューセッツ州ウッズホールにある海洋生物学研究所などの研究グループは、アメリカケンサキイカ（Doryteuthis pealeii）が細胞核の外でメッセンジャーRNAを編集する能力をもつと報告する論文を、学術誌『Nucleic Acids Research』に2020年3月24日付けで掲載した。動物としては初めての発見だ。

論文の著者のひとりである海洋生物学研究所の上席研究員のジョシュア・ローゼンタールは、この特異な方法によるメッセンジャーRNAの編集は、イカの海中での行動と関係があると考えている。「神経系に大幅な改変を加えることで（RNA編集を）実現しています。まったく新しい様式の生命活動です」と、ローゼンタールは言う。

すべての生物は、何らかのかたちでRNAを編集している。ヒトではRNA編集の機能不全と、いくつかの疾患の関連が知られている。散発性の筋萎縮性側索硬化症（ALS）が、その一例だ。RNA編集は免疫系においても重要であり、ショウジョウバエを対象としたいくつかの研究では、気温の変化への適応に役立っている可能性が示されている。

しかし、イカのRNA編集は規模が桁違いだ。イカの場合は60,000個以上の脳細胞がこの再コーディングプロセスを実行しているが、ヒトではせいぜい数百個にすぎない。

RNAを核の外で編集する能力の理由

ローゼンタールは、テルアヴィヴ大学やコロラド大学デンヴァー校の共同研究者とともに、RNA編集がイカの軸索、つまり脳細胞のなかで電気的シグナルを伝える細長く伸びた部分で起きていることを明らかにした。

これが重要な発見である理由のひとつに、イカの神経細胞が巨大で、ときには軸索が数十センチメートルの長さになる点が挙げられる。つまり、RNAを核の外で編集する能力のおかげで、イカはたんぱく質の機能を、それを必要とする体のパーツにより近い位置で変化させることができるのだ。

イカがRNA編集を行う機構を細胞内に備えていることがわかったいま、ローゼンタールはそれが「なぜ」進化したのかを解明する段階へと進もうとしている。水温などの変化に富んだ環境条件に適応するうえで役立っているのではないかと、彼は考えているからだ。「RNA編集機能を操作したら、どんな行動を示すのか。そこに注目していきたいと思います」と、彼は言う。

PHOTOGRAPH BY ROGER HANLON/THE MARINE BIOLOGICAL LABORATORY

注目すべきはメッセンジャーRNAの編集

一方、ヒトの遺伝子編集に関心を抱く研究者たちは、イカがDNAではなくメッセンジャーRNAを編集している事実に注目している。CRISPRを応用した医学研究で行われるようなDNAコードの改変は、不可逆的だ。一方、使われなかったメッセンジャーRNAはすぐに分解されるので、治療によって導入された変異にもしエラーがあっても、患者の体内に生涯残ることはなく、やがて消滅する。

核内のDNAに恒久的な変化を加えることなく、細胞内で間違った情報を書き換えるこの能力は、医学研究にきわめて有用だとローゼンタールは考えている。「ゲノムのどこかに有害な配列がある場合、例えば両親から受け継いだある箇所のヌクレオチドが、通常はG（グアニン）のところでA（アデニン）になっているようなときには、RNAを編集して元通りにできる可能性があります」と、ローゼンタールは言う。グアニンとアデニンは、いずれもDNAおよびRNAの構成要素だ。

「RNA編集は、DNA編集よりずっと安全です。何かを間違っても、RNAは代謝され消滅します」と、ローゼンタールは言う。

インディアナ大学の生化学・分子生物学教授のヘザー・ハンドリーは、「エキサイティングな論文です」と評価する（ハンドリーは今回の研究には参加していない）。「遺伝子編集について、わたしたちが知っていることのほとんどは細胞核で起きています。通常のプロセスとしてはそれでいいのですが、個別化医療を考えるなら、患者の遺伝子変異に手を加えるプロセスは細胞質のなかで実行する必要があるでしょう」

ゲノム編集療法は、細胞膜と核膜の2つを超えてDNAを改変する必要がある。だが、RNA編集によってメッセンジャーRNAの塩基配列を改変する治療法は、細胞内に侵入して細胞質のなかで作用するだけでいい。ローゼンタールらの論文で示されたイカの軸索におけるRNA編集は、ヒトの遺伝子治療で必要な「細胞質のなかでのRNA編集」に相当するものとみなせる。

PHOTOGRAPH BY ELAINE BEARER

イカが人間の命を救う日

ハンドリーは、イカがRNA編集に使っている酵素が、ヒトにおいてもメッセンジャーRNAの改変に使えるかもしれないと考えている。「多くの人々がこの技術を模索していました。問題は、どの酵素が治療に使えるかです」と、ハンドリーは言う。「イカの酵素が細胞質のなかで作用するなら、治療法として真っ先に検討すべきものでしょう」

RNA編集は急成長中の研究分野であり、研究しているのはウッズホールの海洋生物学研究所にとどまらない。米国食品医薬品局（FDA）は18年、RNA干渉を利用した初の治療法に認可を与えた。これはRNAの小さな断片を細胞に挿入し、細胞本来のメッセンジャーRNAと結合させて、分解を促進する技術だ。

この治療法は、遺伝性トランスサイレチンアミロイドーシスと呼ばれるまれな遺伝性疾患において、神経損傷を引き起こすたんぱく質の生産を阻害するためのものだ。この病気を抱える患者は、やがて多臓器不全に陥り、死に至る。

19年に刊行されたRNA編集に関する学術論文は400本を超えている。ローゼンタールが共同創業者を務める企業も含め、いくつものバイオテクノロジースタートアップがRNA編集システムを利用し、筋ジストロフィーなどの遺伝性疾患の治療法や、依存性の高いオピオイドに代わる鎮痛治療の開発を目指している。

イカは実に興味深い生物であり、今後も生物学研究によってますます驚きの秘密が明かされるだろうと、ローゼンタールは言う。その一部がいずれ、イカをただのおつまみとしか思っていない人々の命を救うかもしれない。

※『WIRED』による遺伝子工学の関連記事はこちら。

RELATED

短時間睡眠でも健康に影響ない「ショートスリーパー」の遺伝子、米研究者が新たに発見

「学習行動」はRNAを介して子孫に遺伝する：線虫の研究から明らかに

ホオジロザメの遺伝子解析で、その優れた治癒能力の秘密が見えてきた