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理学部 化学科
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まだまだ未知の領域が残っている、遺伝子の研究
「染色体」「DNA」「遺伝子」とは？
生物の身体を構成する細胞は、中心の細胞核に「染色体」という構造体を持っています。染色体には長い二重らせん構造を持つ「DNA（デオキシリボ核酸）」という物質が格納されており、アデニン（A）、グアニン（G）、シトシン（C）、チミン（T）という4種類の塩基配列によって、生物の身体を形作るタンパク質に必要なアミノ酸の配列を決める「遺伝子」となっています。たとえるなら、DNAは紙やペンなど文章を書くための道具で、遺伝子はA、G、C、Tの4種類の文字で記録された生物の身体の設計図と言うことができるでしょう。
DNAが細胞の活動に使われる仕組み
人間の遺伝子は、約30億文字分の塩基配列によって構成されていて、これら全部の配列を「ゲノム」と呼びます。人間の身体を構成する約90兆個の細胞はすべて同じゲノムを持っていますが、その中でどの部分が用いられるのかは、細胞によって異なります。
1つの細胞の中にある二重らせん構造のDNAを伸ばすと2メートルもの長さになりますが、DNAはヒストンというタンパク質の周囲に絡み付いてクロマチンと呼ばれる構造体を成すことで、100万分の1の大きさまでコンパクトになって収納されています。クロマチンに絡み付いている部分のDNAは普段は動作しておらず、そこからほどけている部分にポリメラーゼという酵素が近づいて情報を読み取ることで、それぞれの細胞に必要な活動が個別に行われる仕組みになっています。
設計図として意味を持つ遺伝子は2％？
人間のゲノムを解析すると、約30億文字分の遺伝子のうち、人間の身体の設計図として意味を持っているのは2％に過ぎないことが明らかになっています。しかし最近の研究では、それ以外のDNA（非コードDNA）にも、生物の活動を維持するための何らかの役割があるのではないかと推測されています。生命科学の分野には、未知の領域がまだまだ残されているのです。
副作用をともなわない、新たな考え方のがん治療薬とは？
DNAの損傷とそれを修復する仕組み
生物の身体を構成する細胞には、その生物の設計図とも言える遺伝子の情報を持つDNA（デオキシリボ核酸）が存在します。DNAは、放射線や紫外線、さらには飲酒や喫煙などで有害物質がくっつくことによって、損傷を受けてしまう場合があります。細胞には、DNAの損傷をチェックして、ハサミのような役割を果たす酵素で損傷部分を取り外して修復する機能が備わっています。しかし、そうした修復が追いつかなくなると細胞が死んでしまったり、がん細胞の発生を引き起こしたりすることがあります。
現在のがんの治療法とその課題
現在、がんの治療法としては、外科手術によってがん細胞を切除する方法のほか、がん細胞のDNAを損傷させて死滅させるために、放射線を照射したり、抗がん剤を投与したりする方法があります。外科手術は患者にかかる負担が大きいだけでなく、治療の効果が及ばない場合もあり、放射線や抗がん剤は正常な細胞にも悪影響を及ぼす可能性があります。いずれの治療法もがんを根絶する決定打にはなっていないのが実情です。
がん細胞のDNA修復力に着目した治療法
がん細胞は正常な遺伝子が変異して利己的な増殖をするようになった細胞で、DNAの修復力は低下しています。そこで、がん細胞のDNAを直接狙うのではなく、その人のがん細胞でDNAの修復に用いられる酵素のいくつかの経路（マルチパスウェイ）を解析し、それら複数の経路を相乗効果を発揮して阻害する薬を投与することで、がん細胞を死滅させる治療法の研究が進められています。患者一人ひとりをDNAレベルで診断してマルチパスウェイのどこがダメになっているのかを解析し、それに合わせて論理的に作成した治療薬を用いるのです。この方法が可能になると、従来の抗がん剤のような副作用をともなわない、個人個人に合った、より効果的ながん治療が実現できます。近いうちに、がんの治療法は大きな変革の時を迎えるかもしれません。
高校生・受験生の皆さんへのメッセージ
大学に入ると、あなたはいろいろなことに興味を持つようになると思います。その中で、一つでもいいので、真剣に、夢中になって取り組むものを作ってください。私は今の生命科学の分野の研究に携わるようになってから、17年間、夢中で走り続けてきましたが、こんな素晴らしい経験はほかにないと思えるほど、楽しかったです。もし、私たちの研究に興味を持ってもらえるようなら、ぜひ研究室に来てください。一緒に研究しましょう。
夢ナビ編集部監修
