2016年7月21日木曜日

[火曜討論会2016] Nature Podcast(2015/10/08) Switching sleeps

Nature Podcast(2015/10/08) Switching sleeps
元論文(http://www.nature.com/nature/journal/v526/n7573/full/nature14979.html)
担当:田河
参加者:8名

概要:
REM(rapid eye movement)睡眠中に夢を見る
ネズミの脳幹の特定部位(延髄腹側部)にてREM睡眠とノンレム睡眠を切り替えるトリガーニューロン(GABA作動性(γアミノ酪酸放出)経路)が存在することを示した
それをどのようにして確認したのか?→光遺伝学

光遺伝学とは?
光活性化イオンチャネルを特定ニューロンに強制発現させることでその部位に光を当てるとニューロンをONにできる

覚醒状態からいきなりレム睡眠に入らせるのは無理だった
実際の睡眠下でもまずノンレム睡眠を経由して初めてレム睡眠にいく→なぜなのか興味深い

この技術を基にして、睡眠障害の治療法のきっかけが生じることを期待している


議題:睡眠コントローラーは可能か
コントロールの定義→好きなときに寝られる、起きられる
  • どんなコントローラーが可能か?
    • 睡眠薬等の投与
      • メラトニンというもので自然な眠りに近いものを作り出せる
      • しかし次の日に引きずる→分解酵素を作れば解決か
    •  頭にデバイスつける
    • ベッドが動いたり
    • 寝る時の温度

  • 睡眠がコントロールされることで多様性が減少しないか?

→起きるときは比較的既にいろいろな方法があるが、すぐに寝られるものを作るのが難しそう。慣れによる効果の低下も大きそう

まとめ
睡眠をコントロールする上では、起きることよりも寝ることのほうがハードルが高いことがわかった。さらに現時点のコントロール法では慣れによって効果が薄くなってしまうことが挙げられた。よって今後この慣れの問題を解決する新たなものができれば、睡眠をコントロールすることより用意になるのではないかと考えられる。












 


 

2016年7月6日水曜日

細胞の分子生物学 13章 細胞内における小胞の移動 第1~5節

担当:天満
参加者:8名


概要:
細胞は物質の摂取、外界との連絡、環境の変化に対する迅速な応答を行わなければならない.これらの務めを果たすため、細胞では様々なことが起こっている.例えば、エキソサイトーシスやエンドサイトーシス、生合成ー分泌の経路を使った輸送など.
[1. 膜輸送の分子機構と細胞内区画の多様性維持]
・大きな交換経路があるのに、各区画が特殊化した性質を保てるのはなぜ?
・様々な被覆小胞とその構造について
・輸送小胞の出芽と輸送、融合の機構について
[2. 小胞体からゴルジ体を経由する輸送]
・小胞体の機能と仕組み
・ゴルジ体の機能と仕組み
[3.トランスゴルジ網からリソソームへの輸送]
・リソソームの機能と仕組みや輸送経路
・マンノース6ーリン酸(M6P)受容体
[4.細胞膜から細胞内への輸送ーエンドサイトーシス]
[5.トランスゴルジ網から細胞外部への輸送ーエキソサイトーシス]


議題:
植物は動き回ることができるようにはならないのか

動き回るとは?
→視認で知覚できる速度での能動的な動き
(植物はゆっくりは動いているため)

■「動く」植物たち
例:ハエトリクサ、オジギソウ
・筋肉を持っているわけではなく、水圧の調整などによるバネのような原理で視認できる動きを実現している.
・食虫植物は窒素の供給源として虫を捕食するのであって、土からの養分や光合成によるエネルギーを必要としないわけではない

■動物はなぜ動くのか
・他の生物を食べて栄養を得るため
・中には海綿動物やサンゴのように動かない動物もいる

■考察
・木には固い細胞壁がある上、大きくなることで生きるのに必要な栄養を補給できる
・「動く」ということには、得られる栄養が動くコストを上回っているという関係性があるはず
・植物は動けないのではなく、動く必要がない
・しかし、生き延びられるかは置いておいて、今後遺伝子操作によって動き回る植物を作り出すことは可能かもしれない






2016年7月5日火曜日

[火曜討論会2016] Nature Podcast(2015/10/01) 25 years of human genomes

担当:佐藤(広)
参加者:8名


音源:
http://www.nature.com/nature/podcast/index-2015-10-01.html


元論文:
A global reference for human genetic variation
http://www.nature.com/nature/journal/v526/n7571/full/nature15393.html


概要:
ヒトゲノム計画が発足してからのゲノム解読の25年間を振り返った.
1000人ゲノム計画が最終段階を迎えた今, 次のステップとして, 更なる大規模な計画やゲノムと臨床をリンクさせた個別化医療などが期待される.


議題:
ゲノム利用による個別化医療や病気の予防が進むと人間の寿命や主な死因に変化は現れるか
■ ゲノム利用の定義
ゲノムを読むだけに限定 (ゲノム編集等は考えない)

■ ゲノムを読むタイミング
① 出生前 → 出生前診断等
② 出生後
③ 病気になった後 → スティーブ・ジョブズ

■ 寿命の変化について
・ 最大寿命 → 変化無し?
・ 平均寿命 → ①, ②のケースでは伸びそう

■ 死因の変化について
・ (避けられない病気に悲観して) 自殺が増えるかも
・ 死因ランキングの上位 → ガン, 心疾患, 脳血管疾患

■ ゲノムを知ると何ができるのか
・ ゲノムで病気のリスクとなりそうな行動を知る
・ ゲノムを頻繁に読む → ガン対策 → 家庭用シーケンサー?
・ 副作用予測
・ 原因をはっきりさせる (ゲノム or 生活習慣)

まとめ:
 ゲノムを知るだけでは人間の寿命や主な死因に影響を与えるのは思ったより難しそうだ

細胞の分子生物学 12章 細胞内区画とタンパク質の選別 第1~5節

担当:笹澤
参加者:10名

概要

真核細胞それぞれ膜に囲まれ機能の異なる細胞小器官に分割されています。細胞小器官はそれぞれ特有の酵素群や分子を持ち、複雑な輸送系を通じて特定の産物の運搬を行っています。これらの区画はタンパク質によって機能を付与されています。タンパク質は様々な反応を触媒し、選択的な輸送に関わる働きをしています。

1節

真核細胞では、ない膜系が作る小器官と呼ばれる区画が体積のほぼ半分を占める。
各小器官はそれぞれ独自の機能を果たすための固有のタンパク質を含んでいる。

2節

閣内で合成されたRNAやリボソームのサブユニットは細胞質へ運び出され、核内で機能するタンパク質はすべて細胞質で合成されて核に取り込まれる。

3節

ミトコンドリアと葉緑体は独自の遺伝子系を備えているが必要なタンパク質のわずかしか合成せず、その大半を細胞質ゾルから取り込んでいる。

4節

ペルオキソームは分子上酵素を用いた酸化反応を行う。

5節

小胞体は細胞に必要な資質のほとんどを合成し蛋白合成の大部分も小胞体の細胞質ゾルに面した表面で行われる。

議題

細胞の専門性を変化させたらどうなるか

専門性を高めれば?
分散して持つことで病気等のリスクを減らせる。
専門性のある細胞が怪我等で失われた場合にまずいことが起きる。
必要な物質の運搬が大変

機能をまとめたら?
もはや多細胞生物である必要はない。
→キノコのようにほぼ同じような細胞が集合している例もある
エネルギーの消費が増えそう。

まとめ

一つの細胞が万能な機能を持っていたらその細胞だけで生物として成り立ってしまうのではないかと思ったが、キノコのようなほぼ同じような細胞の集合体もあるというのは興味深い。やはり機能を分散して持つ方が何かと変化に対して柔軟に対応できるのではないだろうかと思った。






2016年6月21日火曜日

[火曜討論会2016] Nature Podcast(2015/9/24) Malaria retrospective

Nature Podcast(2015/9/24) Malaria retrospective
元論文http://www.nature.com/nature/journal/v526/n7572/abs/nature15535.html
担当:加賀谷
参加者:9名

概要:

国選のミレニアム開発目標(MDG)の1つのターゲットである、マラリア対策による効果をまとめた。
マラリア対策として、今回は以下の3つについての効果を検討した。
1. ITN (insecticide-treated bed nets)
 殺虫剤の浸透した蚊帳を使ってもらう
2. IRS (indoor residual spraying)
 継続的に効果をもつ殺虫剤を屋内の壁などに散布する
3. ACT (artemisinin-based combination therapy)
 マラリアの早期診断と迅速な治療を行う

本論文では、それぞれの効果量を統計情報などからモデル化して検討した。結果として、ITNがもっとも大きな効果をあげていた。
また、マラリア対策全体としても大きな効果をあげたと言える結果となった。


議題:予防と治療はどちらがいいのか?

(治療は薬の投与など)

健康に戻せるのか
・戻せるなら治療でもいい
・戻せなくても、悪くならないように維持できれば、そのうち老化に追いつく

広がりやすさを考慮
・感染症などは爆発的に広がってしまうので予防すべき
・広がりにくいならば治療でもよい?

経済合理性を考慮
・予防 or 治療にかかる費用や時間を考慮すべき
 ・予防の場合もあくまで病気になる確率が下がるだけ
 ・病気になった場合、治療費がかかることはもちろん、経済活動も止まる
  ・働けないので収入が減る

例:インフルエンザ
・予防の場合
  ・予防接種が5000円程度
    ・流行の予測に基づいているので、外れることもある
・治療の場合
  ・診察代や薬代で5000~7000円程度
  ・とてもつらい
  ・基本的に出勤できないので、1週間くらい働けない

これらを考慮すると、予防の方が合理的にも見えるが、予防しなくてもかならずインフルエンザにかかるわけではない。
また、どうしても大切な用事がある(受験とか)の時は、少し高額でも予防をしたほうが合理的とも考えられる。

究極の予防 vs 究極の治療
・究極の予防は、やる人の甘さで究極さを失う
・究極の治療は、大量に感染者がいたら医者が足りない
 ・医者ロボット?

感染症ではないときは?
・生活習慣病では?
 ・予防にも時間やお金がかかりそう
  ・毎日N時間運動とか厳しい
 ・治療と予防のどちらが合理的か判断しにくい

まとめ:

疾病対策として、予防と治療のどちらが有利なのかを検討した。論文では、ITNという予防にあたる処置がもっとも効果があるという結果が得られたということだったが、議論を進めていくと、それぞれの戦略にそれぞれの適性があるため、経済的に合理性を保ちつつ、必要な処置を検討していくのがよいと感じた。特に感染症ではなく生活習慣病などの場合には、いろいろな考え方があって難しいところだと思った。


2016年6月17日金曜日

[火曜討論会2016] Nature Podcast(2015/9/17) Nano camo

Nature Podcast(2015/9/17) Nano camo
元論文http://www.nature.com/nature/journal/v526/n7571/full/nature15373.html
担当:平田
参加者:10名


概要:

生体内におけるナノ粒子の投与に関する問題は2つ存在
1. 人体の免疫システムへの対抗
2. 良い組織と悪い組織の識別精度
ナノ粒子を血小板膜で覆うことで上記の問題を改善
齧歯類モデルにおいて、血小板膜に覆われた薬剤の投与による病気の治療効果の向上が見られた

人間での試験には2つのマイルストーン
1. ラボ内の生産から容易さが保証された生産へ
2. 齧歯類のみではなく多くの動物種での試験をする必要あり


議題:Is there any shortcoming for drugs to totally disguise from immune system?

(免疫システムを完全に回避したナノ粒子による薬剤投与の欠点はなにか)

免疫システムの役割
・自己と非自己の認識による異物排除

完全に回避とは?
・完全に生体内のモノ(自己)と認識される

免疫システムの完全な回避による考えられる欠点および解決案

外膜について
  • ”模した元”の機能と完全に同じ働きをしてしまい、薬剤を運搬するという本来の機能を果たせない可能性がある

→解決案

  • 完全に対象の場所へと移動するものを用いる(例:肝臓表面にしかないタンパク質にのみ付着するもの)

◯中身(薬剤)について

  • 粒子の中身が有害なものだった場合に免疫による排除がなされずに体内を運搬されてしまう危険性がある

◯人体の恒常性について

  • 本来存在しない場所にその物質が存在してしまう可能性がある
  • 外界からの物質の投与によりそれを模している元の物質の体内の量の調節に影響してしまう

→解決案

  • 人間のホメオスタシスの限界を知り、それ以上の物質の投与を避ける
  • 目的の場所にたどり着いたのちに別の物質へと性質を変化させる外膜の作成

◯開発について

・開発コストのかかる粒子の生産は困難


まとめ:

薬剤投与に関する科学の進歩が感じられる論文であったが、議論の結果、人類への応用のために改善すべき点は様々考えられた。特に薬剤を覆う外膜の性能の向上が望まれるだろう。






2016年6月14日火曜日

細胞の分子生物学 11章 小分子の膜輸送と,膜の電気的性質


担当:甲斐
参加者:10名

概要
第1節 膜輸送の基本
脂質二重層はほとんどの極性分子を透過させない。そこで細胞の膜にあるいろいろな輸送 タンパクが,小型の水溶性分子を細胞内外や,膜で固まれた細胞内区画に輸送する役を果たしている。輸送タンパクは溶質により決まっており、またその種類は輸送体とチャネルの2つがある。
第2節 輸送体と能動膜輸送
輸送体は特定の溶質を結合し溶質結合部位を膜の一方から反対側に向ける構造変化を起こして,脂質二重層を越えた溶質輸送を行う。輸送体のなかには,決まった溶質を電気化学的勾配に従った方向にしか輸送しないものもあるし,ATPの加水分解エネルギーや別の溶質(Na+. H+など)の勾配に従う移動や光を利用して一連の構造変化を起こし,結合した溶質を電気化学的勾配にさからって輸送するポンプとして働くものもある。
第3節 イオンチャネルと膜の電気的性質
イオンチャネルは,脂質二重層を貫通する水性の小孔を形成し,適当な大きさと電荷をもつ無機イオンを電気化学的勾配に従い, 輸送体による場合の千倍以上の速度で通過させる。K+選択性の漏洩チャネルは,動物細胞の細胞膜内外の静止電位の決定に重要な役割を果たしている。電位依存陽イオンチャネルは,ニューロンや骨格筋細胞など電気的興奮性を示す細胞で, 自己増幅性の活動電位を発生させている。伝達物質依存陽イオンチャネルは,化学シナプスで化学シグナルを電気シグナルに変換する。興奮性神経伝達物質は, 伝達物質依存イオンチャネルを開いてシナプス後細胞の膜を脱分極し, それが一定値を超えると活動電位が発生する。抑制性神経伝達物質は,伝達物質依存のCI-あるいはK+チャネルを聞いてシナプス後膜を分極状態に保ち, 活動電位の発生を抑える。

議題
どうすれば自由自在に記憶することができるか

自由自在…ここでは「意識的に覚えたいものを覚える」というイメージで扱う。

長期増強←細かい刺激を複数回与える必要がある。
→そのためにはどのような方法をとるのが良いか?

候補
1,サブリミナル効果
→画像による情報は良いが,記号的情報を与えるのには不向きかもしれない。
→「自由自在に」とは言えないのではないか?

2,ものを覚える時の脳の神経細胞の発火をモニタリングし、再度刺激を行う。
→物理的な難易度及び危険性が高く,ハードルが高い

まとめ
議題より,記憶するための方法として主に2つ挙げられた。
しかし,サブリミナル効果の方は自由自在とは言えず,脳の刺激は危険性があって現時点ではハードルが高い。
現時点ではいくつも問題点があり難しいと言える。