遺伝子編集によってしわや抜け毛を解消し老化を止めることができるかもしれない

年を取るとともにどうしても体は衰えてしまうもので、特に顔や体にしわが増え、髪の毛を中心に体毛が少しずつ減っていくなど、老化現象は目に見えて表れます。「いかにして老化を抑えるか」は古来より人類が抱えたテーマでもありますが、遺伝子を編集することでこうした老化現象を解消できるかもしれないという研究結果が報告されています。

Gene Editing Can Reverse Aging Signs in Mice. Maybe Humans Next? | Digital Trends
https://www.digitaltrends.com/cool-tech/reversing-wrinkling-balding-mice/

Reversing wrinkled skin and hair loss in mice by restoring mitochondrial function | Cell Death & Disease
https://www.nature.com/articles/s41419-018-0765-9

アラバマ大学バーミンガム校の研究チームは、遺伝子編集を利用して老化を人為的に打ち消すことができないかという研究を進めました。その中で研究チームが注目したのが、ミトコンドリアの機能性と老化プロセスの関係です。

ミトコンドリアは細胞内小器官の1つで、細胞内のエネルギーを産生する役割を担っています。好気性バクテリアの1種が真核細胞内に共生したのがはじまりといわれているミトコンドリアは、細胞とは別に独自のミトコンドリアDNA(mtDNA)を含んでいます。

加齢による老化現象の一因として、mtDNAの変異が以前から指摘されていました。単一の環状構造を持つmtDNAは二重らせん構造の核DNAよりも損傷しやすく、少しずつ損傷したmtDNAが増えていくことで、細胞・器官の機能低下を引き起こして老化につながるのではないかという説です。しかし、mtDNAの損傷が具体的にどうやって老化現象を引き起こすのかははっきりとわかっていませんでした。

研究チームは、POLG1という遺伝子の一部を変異させて、さまざまな組織でmtDNAの枯渇が誘導されるマウスを作製しました。mtDNA枯渇型のマウスは、体内のミトコンドリアそのものが減少し、体内のエネルギー通貨であるアデノシン三リン酸(ATP)の産生もうまくいかなくなります。結果として、食べたものから「細胞が利用できるエネルギー」への変換がほとんどできなくなっているというわけです。

mtDNAの枯渇によってミトコンドリアの機能が低下させられた結果、マウスには「皮膚のたるみ」や「抜け毛」などの目に見える老化現象が引き起こされていることがわかりました。以下の画像で中央と右のマウスがmtDNA枯渇型ですが、健康なマウス(一番左)と比べると皮膚がたるみ、体毛が抜けてピンク色の肌が見えていることがよくわかります。

さらにマウスを調査したところ、皮膚のたるみは表皮の肥厚・角質の増加・タンパク質分解酵素の増加によって生じていたこと、抜け毛は毛根を包み込む「毛包」が機能不全になったことで生じていたこと、そして老化に関連する遺伝子部位の発現が変化したことが判明しました。

そこで研究チームは、今度は同じマウスに対してmtDNAの枯渇を誘導する変異をオフにし、さらにmtDNAを補充することでミトコンドリア機能を回復させました。すると、マウスの皮膚は滑らかになり、厚い毛皮が戻り、同じ年齢の健康なマウスと区別がつかないレベルにまで若返りました。以下の画像のうち、左が健康なマウス、中央がmtDNA枯渇型のマウス、右が回復したマウスです。比べてみると、その外見だけではなく、形が崩れてしまった組織も回復している様子がわかります。

アラバマ大学で遺伝学・病理学・環境保健学の教授を務めるケシャブ・シン氏は「高齢者を中心に、ミトコンドリアのDNA含量やミトコンドリアの機能低下が観察されています。今回得られた知見は、遺伝子編集によってミトコンドリアの機能を回復させることで、しわだらけの皮膚を正常で健康な皮膚に戻し、毛の成長を回復できるということです」と語っています。研究チームは、今回の実験結果を将来的にヒトに適用できるのではと考えていて、皮膚のたるみや抜け毛だけではなく、心血管疾患・糖尿病・加齢に伴う神経障害・がんなどの治療にも期待しています。