エッセイ

目次

第26回日本Cell Death学会を主催して 2017年10月16日

東邦大学医学部に赴任する直前に日本Cell Death学会前理事長の太田成男先生から、次の学会の会頭を中野さんがやりませんかというお声をかけていただきました。太田先生曰く、「中野さん、大きな学会の会長(私は別に学会の会長をやりたいとも思っていませんでしたが)をやる前には、小さな学会の会長をやるのは練習になっていいものですよ」というようなニュアンスのことを言われて説得されたように記憶しております。その時には赴任直後ということもあり、1〜2年後であればお引き受けいたしますと返事を差し上げたところ、今回学会頭をお引き受けすることになりました。
 皆様もご存知のように現在の日本の科学研究を取り巻く状況は日に日に厳しくなっていると思われます。国立大学の運営交付金が削減され、その結果として科学研究費を含めて外部資金の獲得のために激しい競争が繰り広げられております。当然のごとく大学の教員の数も削減せざるをえない傾向にあり、博士研究員のような臨時雇用にもかかわらず人聞きがいいということで特任助教などのポストが乱造される状況に至っています。この変化は大学にとどまらず学会の開催のための企業からの寄付金は広告費の減少、あるいは学会の参加者数の減少という形で学会の開催及び運営の困難さを招いています。この学会もこの例外ではありませんでした。当初の予想どおり企業からの寄付は非常に厳しいものでしたが、幸いにも私の恩師であります順天堂大学アトピーリサーチセンター長の奥村康教授、私の順天堂大学時代からの友人であります脳神経内科学教授の服部信孝先生のお声かけで、なんとか学会を開催するための寄付が集まり学術集会を無事開催することができました。心からお礼を申し上げます。
 今回の学会で目指したのはなるべく多くの方にポスター発表をしてもらい、かつ質の高い面白いシンポジウムを企画することでした。シンポジウムの座長として東京大学の一條秀憲先生、東京医科歯科大学の清水重臣先生、東京薬科大学の田中正人先生、京都大学の鈴木淳先生、高橋良輔先生、椛島健治先生らに素晴らしい企画をしていただきました。またFasの発見者で日本の細胞死研究の草分けであります京都大学の米原伸先生、哺乳類細胞のカスパーゼの最初の発見者であり日本の細胞死研究を牽引されている東京大学の三浦正幸先生に特別講演を賜りました。私事で恐縮ですが、今回シンポジストで発表していただいた方々の一部の方は、岡田泰伸先生が世話人になり1990年代の後半〜2010年まで岡崎生理学研究所で毎年1回行われた「細胞死研究会」にコアメンバーとして参加されていた人たちです。私もその研究会の末席に参加させていただき、毎年胃が痛くなるようなプレッシャーの中で発表するという貴重な体験をさせていただきました。現在ではそのような会を開催することができなくなってしまい、非常に残念でなりません。今後はこの日本Cell Death学会をハブとして、そのような会にすることができればと思っております。
 また今回は新しい企画として若手研究者をいかに海外に派遣して、活躍してもらうかについてのパネルデイスカッションを企画しました。昨年ドイツのケルン大学教授のManolis Pasparakis博士が私のラボを訪問し、セミナ−をしてくれた時に、ドイツではpromotionするためには外国に留学することが非常に重要だというような話をされていました。一方で、現在の日本では科学研究を取り巻く環境の悪化に伴い、海外に留学する若手研究者の減少や、外国のラボとの共同研究数が減少していることが問題になっております。これについては文部科学省も色々なグラントを新規に設けて、海外への若手研究者の派遣や海外との共同研究を促進しようと模索している状況です。今回のパネルデイスカッションでは、海外でポスドクとして研究をすることの素晴らしさなどを紹介していただきました。しかし、一方で海外からなかなか日本に帰国するときに魅力的なポストを日本の大学を含めた研究機関が十分に提供できていないのではないかという問題については、十分な議論ができなかったように思います。おそらく最も問題な点は、海外で仕事がうまくいかずに論文が出なかったポスドクに対して、日本の企業や大学などがポストを提供できるようなバックアップシステムを構築できていない点ではないかと思っております。研究の世界には当然競争の原理は必要ですが、敗者復活戦のような社会環境を構築しておく必要があると思われます。今後この点については、文部科学省、大学、企業や様々な学会を含めて十分検討していく必要があると感じております。
 最後になりますが、今回の学会は参加していただいた研究者の皆様、ご寄付をいただいた企業の皆様、また裏方として頑張ってくれた東邦大学医学部生化学講座のスタッフメンバー全員のおかげで無事終了することができました。最後に深謝したいと思います。また太田先生におきましては、貴重な経験をさせていただき有難うございました。

ネクロプトーシス ー現状と今後解明すべき問題点についてー 2015年12月28日

1. はじめに

制御された細胞死としてネクロプトーシスへと至る大筋の分子メカニズムが明らかにされ、ネクロプトーシスとアポトーシスとの相互の関連も含めて多くの謎が解明されつつある。本稿では簡単にネクロプトーシス経路を説明し、さらに現時点でのネクロプトーシスに関して未解決の点について議論したい。



2. ネクロプトーシス誘導経路

ネクロプトーシスの本来の定義は、セリンスレオニンキナーゼであるReceptor-interacting protein kinase (RIPK)1キナーゼの阻害剤であるNecrostatin (Nec)-1により阻害されるネクローシス様の細胞死である1。しかし、現実的にはRIPK1の下流に存在し、ネクロプトーシス誘導に関与するRIPK3やMLKL(詳細は以下を参照)に依存する細胞死(時にはRIPK1非依存性の場合もあるが)を総称して、ネクロプトーシスということも多い。TNFαが受容体に会合しても多くの細胞では細胞死が誘導されない。この場合には複合体Iと呼ばれる転写因子NF-κBを活性化する複合体が細胞膜上で形成される。複合体Iの形成には直鎖型ユビキチン鎖やK63型ユビキチン鎖などにより様々なアダプター分子、キナーゼ分子、ユビキチン化酵素などが会合してくるが、詳細はNF-κB活性化の総説を参照されたい。一方でタンパク質合成阻害剤であるシクロヘキシミド存在下でTNFαの刺激を加えた場合には、詳細は不明だが(おそらくcFLIPの発現が低下した結果)、TRADD/FADD/Caspase 8からなる複合体IIaが形成される2,3(図1)。一方で、IAP阻害剤(BV6など)やNF-κBの活性化が抑制された状況では、RIPK1/RIPK3/FADD/Caspase 8からなる複合体IIbが形成される。複合体IIaや複合体IIbが存在する状況で、さらにzVAD-fmkやcFLIPsなどのカスパーゼ8が阻害されると、RIPK1/RIPK3/MLKLと呼ばれるネクロソームが形成され、その結果ネクロプトーシスが誘導されることが明らかにされている。複合体IIaと複合体IIbにより誘導されるアポトーシスの質的な相違は、複合体IIbはRIPK1のキナーゼ阻害剤であるNec-1で阻害できるが、複合体IIaはNec-1によって阻害されないことである。両複合体ともにカスパーゼ阻害剤であるzVAD-fmk処理により、RIPK3の発現している細胞では、アポトーシスは抑制されるものの、ネクロプトーシスが誘導されることになる。例えばRIPK3の発現していないHeLa細胞ではTNFα + CHX刺激、あるいはTNFα + BV6刺激による細胞死は、zVAD-fmkで完全に抑制される。しかし、RIPK3の発現しているHT29細胞ではいずれの刺激においてもzVAD-fmkを投与すると、ネクロプトーシスが誘導され、Nec-1を同時に投与することで、完全に細胞死が抑制される。この現象は、in vivoにおいてどのような状況で複合体IIaが形成され、あるいは複合体IIbが形成されるかについての結論は出ていないが、アポトーシス阻害剤を投与する上での副作用を考慮する点で非常に重要である。
 一般的にアポトーシス経路はネクロプトーシス経路を阻害すると考えられ、ネクロプトーシスの誘導にはカスパーゼ阻害剤を併用することが多い。この理由としてはCaspase 8と細胞死抑制因子であるlong formのcFLIPがヘテロダイマーを形成することで、ネクロプトーシス誘導に必須の分子であるRIPK1, RIPK3やRIPK1を脱ユビキチン化する酵素であるCylindromatosis (CYLD)の機能を切断することで、不活性化するのではないかと考えられている2。



3. ネクロプトーシス ー現状と今後解明すべき問題点についてー


  • 1) 酸化ストレスはネクロプトーシス誘導に必須か? ネクロプトーシスという用語が使用されていないものの、最初にネクロプトーシスと思われる細胞死が明確に報告された論文の一つは、Vandenabeeleらの論文と考えられる4。L929と呼ばれるマウス線維肉腫をTNFαで刺激すると、ネクローシス様の細胞死が誘導された。その細胞死はbutylated hydroxyanisole (BHA)と呼ばれる抗酸化剤により抑制されたが、逆にカスパーゼ阻害剤でさらに促進することを彼らは報告した。我々は全く別のNF-κB欠損細胞を用いた実験から、酸化ストレス依存性に誘導されるネクローシス様細胞死を報告している5。つまりこれらの実験結果は酸化ストレス(少なくともBHAにより阻害される経路)がTNFαによるネクロプトーシスに必須であることを示している。しかし、その後HT29細胞をTNFα + zVAD-fmk + IAP阻害剤処理により誘導されるネクロプトーシスはBHAでは阻害されないことが報告され、現時点ではBHAでネクロプトーシスの阻害される細胞と阻害されない細胞の2種類が存在すると考えられる。ネクロプトーシスのさらなる理解にはBHAによる抑制効果を包含した新たなモデルの構築が必要である。
  • 2) RIPK1のキナーゼ活性に依存しない細胞死抑制機能とは? RIPK1はそれ自身でデスドメインを持っていることから、一過性に過剰発現させることで効率よくアポトーシスを誘導することが知られている。それにもかかわらず、RIPK1自身を完全にノックアウトしたマウスおよび細胞ではアポトーシスが亢進する。ひと昔前まではRIPK1はTNFαにより誘導されるNF-κBの活性化に必須であることが示されていたが、ここ数年の研究から少なくとも複数の細胞ではNF-κBの活性化には必要ないことが明らかとなっている。現在、なぜRIPK1自身をノックアウトするとアポトーシスが亢進するかについて様々な議論がなされているが、その理由として、メカニズムは不明だが、RIPK1の欠損によりcFLIPやTRAF2などの細胞死抑制分子がTNF刺激により早期に消失するという現象が指摘されている6,7。今後そのメカニズムの解明が待たれる。
  • 3) ネクロプトーシス、フェロプトーシス、パイロトーシスにおける細胞膜傷害 のメカニズムとその相違点について。 ネクロプトーシスは前述したようにMLKLと呼ばれる分子がリン酸化された結果多量体を形成し、細胞膜にポアを形成することで、細胞死が誘導される。一方で、カスパーゼ11依存性のパイロトーシスはGasdermin Dと呼ばれる分子がカスパーゼ11により切断され、その結果細胞膜に穴を開け、細胞死が誘導される7。さらにフェロプトーシスは細胞膜を構成するリン脂質の中の不飽和脂肪酸にヒドロペルオキシドが形成され生じると考えられるが、その最終的なエフェクター分子は明らかとなっていない8。このようにいずれのタイプの細胞死も細胞膜を最終的な標的にしており、これらの細胞膜傷害型の細胞死が誘導された結果生じる生体応答は、質的にどのように違いがあり、どれだけ異なった生体応答が誘導されるかについての解明が待たれる。
  • 4. 終わりに 制御された細胞死であるネクロプトーシスが分子レベルで定義されて以降、非アポトーシス細胞死研究は飛躍的な進歩をとげつつある。アポトーシスはプログラムされた細胞死であり、かつ発生過程において非常に重要な役割を果たししていると考えられるが、アポトーシス実行因子の遺伝子欠損マウスの表現型は、様々な臓器の形成という観点からすると驚くほど軽度の表現型しか程さない。事実男性におけるミューラー菅の消退は、アポトーシス不全マウスでも通常通りに起こる。このように発生過程におけるアポトーシス以外の細胞死研究は、今後の細胞死研究の大きな課題と考えられる。

第2回 Dying Code Newsletter 2016年3月号

参考文献

  • 1 Degterev, A. et al. Nat Chem Biol 4, 313, (2008).
  • 2 Pasparakis, M. et al. Nature 517, 311, (2015).
  • 3 Nakano, H. et al. Current Topics Microbiol Immunol in Press, (2015).
  • 4 Vercammen, D. et al. J Exp Med 187, 1477, (1998).
  • 5 Sakon, S. et al. EMBO J 22, 3898, (2003).
  • 6 Dannappel, M. et al. Nature 513, 90, (2014).
  • 7 Kayagaki, N. et al. Nature 526, 666, (2015).
  • 8 Yang, W. S. et al. Trends Cell Biol, (2015).
  • 図1. TNFαにより誘導される細胞死誘導経路。 多くの細胞ではTNFαは細胞死を誘導せず、NF-κBの活性化に関与する複合体Iを誘導する。TNFα刺激はシクロヘキシミド存在化では複合体IIaを誘導し、IAP阻害剤やNF-κBの活性化の障害された細胞では複合体IIbを誘導する。複合体IIaやIIbがzVAD-fmkやcFLIPsなどの存在化ではネクロソームが形成される。複合体IIaやIIbはアポトーシスを誘導し、ネクロソームはネクロプトーシスを誘導する。

研究者になる魅力をいかに伝えるか? 2015年7月16日

先日医学部のフレッシュマンキャンプに参加して、「研究の楽しさ」について講演をさせてもらうという貴重な経験をした。慶応大学の医学部などを除き、一般的な私立大学の医学部に入学する学生にとり、ほとんどは臨床医になるために入学してきたのだと思う。そのような入学直後の学生に研究の話をするのは場違いな感じはあったものの、一部の学生には多少は研究の雰囲気について理解してもらえたかもしれなかった。以前に研究医養成コースで講演した時もそうだったが、「研究者になると医者になるのと比べてどのようなメリットがあるか」という点を説得力のある形で学生に提示するのは非常に難しいと感じる。例えば、プリオンの研究で有名なStanley Ben Prusinerはノーベル賞を取るために、プリオンの研究分野に参入したと何かの本に書いてあった。また今日電車の中でたまたまネットを見ていたらPLoS Comput Biolにノーベル賞を取るための10か条という論文が掲載されているのを発見した (Roberts RJ. PLoS Comput Biol. 2015 Apr 2;11(4):e1004084.)。しかし「研究者になれば、ノーベル賞を取れるかもしれない」という説明は、説得力はあるかもしれないが非現実的な話である。
 ノーベル賞の話は極端だが、それでは若い学生を研究にリクルートする時に、研究をするとこんなにすばらしい人生を送れるというような具体例を、シニア研究者の我々は提示できるのだろうか?例えば、1) 研究すると外国の研究者とたくさん友達になれ、外国にも頻回に行く事ができる。2) 大きな研究費を獲得し、いい仕事をすれば新聞やメデアで取り上げられる。3) 教授になれる。4) 臨床医と違って自分で時間を調節でき、自分のアイデアで研究ができる。5) 自然界に存在する新たな真理を明らかにすることができる。6) 自分の考えでは予想もつかないような意外な発見(セレンデイパテイー)に巡り会える。など、色々とあるがこれはかなり順風満帆な研究生活を送れたらという前提条件がつく。デメリットをあげればきりがない。1) 生活が不安定であり、定職につくのが困難である。2) 働いている時間が不規則で、努力しても結果が出なければ評価されない。3) 教授や研究所の部長などに昇進できる人達は一握りであり、大多数の研究者は独立できずに研究者としての一生を終わる。4) 仮に独立できても研究費を継続的に獲得しなくてはいけないというプレッシャーが毎年のしかかる。
 個人的な話になるが、私の場合にはもっと卑近なことで家族を説得して研究を継続してきたという経緯がある。まず大学院を卒業して臨床にもどろうか、このまま研究を続けようか迷っている時に、たまたま東京にある大学の基礎の講座の助教としての就職口が見つかった。お見合い結婚した家内(東京生まれで東京育ち)には、もし臨床の医局にもどると田舎にとばされるが、このまま基礎の講座で研究を続けていれば、東京で暮らせると説得した覚えがある。これは今から考えると非常に姑息な手段だったと反省している。大学院時代にたいした成果をあげられていなかったにもかかわらず、その当時の自分がなぜ臨床医ではなく、研究者としての人生を選択してしまったかについては、現在でも明確な答えを思い出せない。そういえば小学生時代の卒業文集に「将来の夢は研究者」と書いた記憶があるが、数学者になる夢を自分の才能を信じることができずに断念し、医者になるという選択を私は高校時代にすることになった。私は運命論者ではないが、幼少時に「研究者になる」と宣言した時から、結局のところ遅かれ早かれ研究者としての道を歩む事が決まっていたのかもしれない。
 雑多なことを書いたが結論としては、若くて優秀な学生(医学生も含めて)を研究の道にリクルートするためには、研究者としての明るいビジョンを提示できるように社会全体のシステムを構築していかないとなかなか難しいだろうと思う。


生化学 第87巻第5号 649ページ(平成27年10月号)

人生を変えたある遺伝子との出会い 2015年6月14日

 村上春樹はスコット・フィツジェラルドについて次のような内容の文章を書いている。「僕がフィツジェラルドの小説に出会っていなかったとしても、小説家になっていたかもしれない。しかし、これだけは言える。もし僕がフィツジェラルドに出会わなかったとしたら、今のような小説を書く小説家にはならなかっただろうと。」。私にとってもこの事は言える。あのPCRのバンドのなかに新しいTRAFファミリー分子の遺伝子が入っていなければ、私は今のような研究者にはなっていなかったかもしれない。
 呼吸器内科医として、特発性肺線維症などのその当時(現在もそうかもしれないが)の医学のレベルでは治療困難な患者さんに多く出会い、臨床医としての無力さや限界を感じていた私はある日突然この閉塞状況を打ち破るためには大学院に進学し、基礎研究をしなくてはならないという決断をするに至った。その後大学院に入学し、臨床とはまったく関係のないT細胞受容体を介するシグナル伝達の研究に従事したが、はかばかしい成果もあげられなかったにもかかわらず、ひょんな事から1995年に順天堂大学医学部免疫学の奥村研究室の助教として採用されることになった。当時の奥村研究室はリンパ球細胞表面分子の機能解析が研究の中心であり、私の大学院時代の研究とは接点もなかったことから、当然のごとく赴任後は自分一人で一から新たなプロジェクトを立ち上げることになった。大学院時代の経験から、ある分野のシグナル伝達の研究に新参者が入っていくためには、新しい遺伝子を同定でもしないかぎり難しいだろうという実感をいだいていた。そこで、あまり研究の進んでいないTNF受容体のシグナル伝達の研究に参入しようと思い、その当時注目されつつあったTRAFファミリーに属する未知の遺伝子を同定しようと考えた。当時は、それまで全くブラックボックスであったTNF受容体を介するシグナル伝達の研究が黎明期を迎えようとしていた時代であり、日本でTNF受容体を介するシグナル伝達の研究をしている研究室はほとんどなかったと思う。TNFαやIL-1刺激がNF-κBを活性化することはわかっていたものの、そのメカニズムはまったく不明であった。
 私にとって幸運だったのは、大学院時代(千葉大学医学部高次研遺伝子情報分野)に、同じ研究所に所属していた稲垣暢也先生(現京都大学医学部教授)と知り合いだったことだった。彼らがdegenerative oligonucleotide プライマーを用いたRT-PCR法でチャンネル遺伝子のクローニングを次々と成功させていたことから、彼にそのこつを教えてもらい、新たなTRAFファミリー遺伝子を同定するというたった一人だけのプロジェクトを立ち上げた。最初の1ヶ月間はまったく既存のTRAF遺伝子しかとれず落胆していたが、サブクローニングの効率を上げるためにやむを終えず制限酵素サイトを付加したプライマーを使用したところ、PCRのbandsの中にTRAFファミリーに属する未知の遺伝子が存在していることが明らかになった。シークエンスの結果を解析し、どうもこれは新しい遺伝子だとわかった時の喜びを今でも覚えている。今では記憶にないが、もしかしたらこの遺伝子が取れて、とりあえず臨床医に戻らなくて良くなったと安堵したかもしれない。1995年4月1日に順天堂大学に赴任し、4月5日に最初のプライマーを注文し、新しい遺伝子断片が取れたのが5月25日であった。その後この遺伝子の全長のクローニングに相当な苦労をしたが、なんとか全長を同定することができ、TRAF5と命名し1996年に論文とすることができた。
 この遺伝子のクローニング競争には幾つかの懐かしい挿話がある。まず論文を投稿するために色々な機能解析の実験に苦労していた時に、私の知り合いの米国の共同研究者 (Carl Ware博士)から情報が漏れたらしく、David Goeddel博士(TRAF1, TRAF2をクローニングし、この研究領域では世界の第一人者であった)から私のところにメールが届き、彼らの新しく同定したTRAFファミリー分子(後にTRAF6と命名)の遺伝子の配列情報と我々の遺伝子の配列情報を交換しようということになった。もし私が情報の交換に応じなければ、彼らの遺伝子をTRAF5と命名して、先に論文にするというような脅しの文句も添えられていたと思う。また、1995年の冬の免疫学会で阪大の岸本先生が私のポスターの前に来て下さり、岸本先生のラボでも新しいTRAFを取ろうとしたが、うまくいかなかったと話されていた事が印象に残っている。ほぼ同時期に東大医科研の井上先生らもTRAF5をCD40に会合する遺伝子CRAF2として同定しており、重要な遺伝子(個人的にはTRAF5が今でもどの程度重要な遺伝子なのかを判断しかねているが)の同定は、必ず時をすこし前後して複数のグループによってなされるということを、この時身をもって実感することになった。少し後に井上先生とGoeddel博士らがTRAF6の同定に関する論文を発表し、TRAFファミリー分子のクローニング競争は幕を閉じた。TRAF5遺伝子の同定以降、私の研究は大学院時代の研究や奥村研究室の研究からは完全に独立し、NF-κBの活性化メカニズム、酸化ストレスや細胞死制御の研究へと現在まで続くことになった。
 最後に大江健三郎の「個人的な体験」という小説の中に、「人生には様々な分岐点があり、その数だけ多元的な宇宙が広がっている」と登場人物が語る場面がある。もちろん「人生の大きな分岐点の数だけ多元的な宇宙が広がっている」とは私は思わないが、そのようなものがあると仮定するならば、その中の別の宇宙では私はまったく違う研究をしているか、あるいは呼吸器内科医として働いているかもしれない。


(2016年東邦大学90周年記念 エッセイ集 平成27年6月14日刊)

細胞死研究の最前線 —制御されたネクローシス(ネクロプトーシス)— 2015年3月13日

Tumor necrosis factor(TNF) αは腫瘍壊死因子と日本語に訳されるが、皮肉なことにTNFαにより誘導されるネクローシスの分子メカニズムの大枠が解明されたのはごく最近のことである。長らくアポトーシスは計画的細胞死(プログラム細胞死)あるいは制御された細胞死と同義語のように扱われてきたのとは対照的に、ネクローシスは偶発的な細胞死(アクシデンタルセルデス)と考えられてきた。1998 年にベルギーのVandenabeele らはL929 とよばれるマウス線 維肉腫をTNFαで処理するとネクローシス様の形態で死ぬ事、またその細胞死は予想外な事にカスパーゼ阻害剤で逆に促進されることを報告した(Vercammen et al., 1998)。しかし、当時の多くの研究者はTNFαでネクローシスが誘導されるのは、L929 のような特殊な腫瘍細胞だけであり、制御された細胞死の中にカスパーゼ非依存性のネクローシスがあるとは考えていなかった。事実ヒト子宮頚がん由来のHeLa 細胞は、TNFα +タンパク質合成阻害剤で典型的なアポトーシスが誘導され、その細胞死はカスパーゼ阻害剤で完全にブロックされる。一方2000 年にスイスのTschopp らはJurkat 細胞の変異株を用いた研究からアポトーシスが抑制された細胞ではRIPK1 と呼ばれるNF-κB の活性化に関与するキナーゼ依存性にネクローシスが誘導されるという論文を報告したが(Holler et al., 2000)、この話もどれだけ普遍性のある現象なのかについて疑問を抱かれていた。
 TNFαにより誘導されるネクローシスの研究はその後しばらくの間大きな進捗はみせなかったが、2005 年に米国のYuan らがネクロスタチン-1 という化合物がJurkat 細胞で見られるTNFα依存性のネクローシスを抑制することを見出し(Degterev et al., 2005)、その後ネクロスタチン1の標的がRIPK1 であることが判明し(Degterev et al., 2008)、このRIPK1→ネクローシス(以下ネクロプトーシスと略す)という経路が一躍注目を浴びることになった。さらに米国のWang らが2009 年にTNFα依存性のネクロプトーシスの実行因子の一つがRIPK3 と呼ばれるRIPK1 と相同性を有するキナーゼであることを報告し(He et al., 2009)、TNFαからネクロプトーシスに至る経路に進歩がもたらされた。現在ではRIPK1→RIPK3→MLKL へと連続的にリン酸化が誘導され、リン酸化されたMLKL(シュードキナーゼドメインを持つアダプター分子)が細胞膜で孔(ポア)を形成することによりネクロプトーシスが実行されるというモデルが提唱されている(Vanden Berghe et al., 2014; Pasparakis andVandenabeele, 2015)。興味深いことに前述したアポトーシスしか誘導されないHeLa 細胞はRIPK3 の発現が欠損していることがその後の解析により明らかとなった。
 一方でTNF 研究に従事する研究者達の長年の大きな謎の一つは、1998〜2000 年に報告されたFadd, カスパーゼ8、cFlip などの外因性アポトーシス経路に関与する遺伝子の欠損マウスがなぜ胎生10.5 日で致死となるかについてであった(Yeh et al., 2000; Varfolomeev et al., 1998; Zhang et al., 1998)。この謎はネクロプトーシスに関与するRipk1 あるいはRipk3 の欠損マウスとこれらの遺伝子欠損マウスとを交配すると胎生致死の表現型がレスキューされることで明らかにされ、2011 年にNature に同時に3報の論文が掲載された(Kaiser etal., 2011; Oberst et al., 2011; Zhang et al., 2011)。つまり、外因性アポトーシス経路に関与するこれらの遺伝子の欠損により発生過程で生じるであろうカスパーゼ8 の活性化(これは推測であり本当に活性化されているかは不明)が阻害され、その結果RIPK1/RIPK3 依存性のネクロプトーシスが誘導され胎生致死となることが遺伝学的に証明された。現在ではネクロプトーシスは、虚血再還流障害、ある種のウイルス感染の排除、薬剤誘導性膵炎の発症、古典的なインフラマソームの活性化などの様々な病態に関与していることが報告されている(Vanden Berghe et al., 2014; Pasparakis and Vandenabeele, 2015)。
 このように制御された細胞死はアポトーシスだけではなく、ネクロプトーシス、ピロトーシス(須田の稿参照)、フェロトーシス(Dixon and Stockwell,2014)(今回は字数の関係で説明割愛)などの非アポトーシス細胞死が明らかとなってきており、今後はそれぞれの非アポトーシス細胞死の詳細な分子メカニズムの解明と並行して、非アポトーシス細胞死がどのような病態に関与するかを明らかにすることが重要であろう。それらの解析を通してある病態の治療にはその病態に関与する細胞死を選択的に抑制するような新たな治療法の開発が期待できると考えられる。今回採択された新学術領域「ダイイングコード」の領域内外の共同研究を通して、非アポトーシス細胞死の研究が日本国内において飛躍的に進むことが期待される。


日本免疫学会Newsletter 2015年4月10日 第23巻2号

TNF induces both apoptosis and programmed necrosis

参考文献

  • 1 Vercammen, D., R. Beyaert, G. Denecker, V. Goossens, G. Van Loo, W. Declercq, J. Grooten, W. Fiers, and P. Vandenabeele. 1998. Inhibition of caspases increases the sensitivity of L929 cells to necrosis mediated by tumor necrosis factor. J Exp Med 187:1477-1485.
  • 2 Holler, N., R. Zaru, O. Micheau, M. Thome, A. Attinger, S. Valitutti, J.L. Bodmer, P. Schneider, B. Seed, and J. Tschopp. 2000. Fas triggers an alternative, caspase-8-independent cell death pathway using the kinase RIP as effector molecule. Nat Immunol 1:489-495.
  • 3 Degterev, A., Z. Huang, M. Boyce, Y. Li, P. Jagtap, N. Mizushima, G.D. Cuny, T.J. Mitchison, M.A. Moskowitz, and J. Yuan. 2005. Chemical inhibitor of nonapoptotic cell death with therapeutic potential for ischemic brain injury. Nat Chem Biol 1:112-119.
  • 4 Degterev, A., J. Hitomi, M. Germscheid, I.L. Ch'en, O. Korkina, X. Teng, D. Abbott, G.D. Cuny, C. Yuan, G. Wagner, S.M. Hedrick, S.A. Gerber, A. Lugovskoy, and J. Yuan. 2008. Identification of RIP1 kinase as a specific cellular target of necrostatins. Nat Chem Biol 4:313-321.
  • 5 He, S., L. Wang, L. Miao, T. Wang, F. Du, L. Zhao, and X. Wang. 2009. Receptor interacting protein kinase-3 determines cellular necrotic response to TNF-alpha. Cell 137:1100-1111.
  • 6 Vanden Berghe, T., A. Linkermann, S. Jouan-Lanhouet, H. Walczak, and P. Vandenabeele. 2014. Regulated necrosis: the expanding network of non-apoptotic cell death pathways. Nat Rev Mol Cell Biol 15:135-147.
  • 7 Pasparakis, M., and P. Vandenabeele. 2015. Necroptosis and its role in inflammation. Nature 517:311-320.
  • 8 Yeh, W.C., A. Itie, A.J. Elia, M. Ng, H.B. Shu, A. Wakeham, C. Mirtsos, N. Suzuki, M. Bonnard, D.V. Goeddel, and T.W. Mak. 2000. Requirement for Casper (c-FLIP) in regulation of death receptor-induced apoptosis and embryonic development. Immunity 12:633-642.
  • 9 Varfolomeev, E.E., M. Schuchmann, V. Luria, N. Chiannilkulchai, J.S. Beckmann, I.L. Mett, D. Rebrikov, V.M. Brodianski, O.C. Kemper, O. Kollet, T. Lapidot, D. Soffer, T. Sobe, K.B. Avraham, T. Goncharov, H. Holtmann, P. Lonai, and D. Wallach. 1998. Targeted disruption of the mouse Caspase 8 gene ablates cell death induction by the TNF receptors, Fas/Apo1, and DR3 and is lethal prenatally. Immunity 9:267-276.
  • 10 Zhang, J., D. Cado, A. Chen, N.H. Kabra, and A. Winoto. 1998. Fas-mediated apoptosis and activation-induced T-cell proliferation are defective in mice lacking FADD/Mort1. Nature 392:296-300.
  • 11 Kaiser, W.J., J.W. Upton, A.B. Long, D. Livingston-Rosanoff, L.P. Daley-Bauer, R. Hakem, T. Caspary, and E.S. Mocarski. 2011. RIP3 mediates the embryonic lethality of caspase-8-deficient mice. Nature 471:368-372.
  • 12 Oberst, A., C.P. Dillon, R. Weinlich, L.L. McCormick, P. Fitzgerald, C. Pop, R. Hakem, G.S. Salvesen, and D.R. Green. 2011. Catalytic activity of the caspase-8-FLIP(L) complex inhibits RIPK3-dependent necrosis. Nature 471:363-367.
  • 13 Zhang, H., X. Zhou, T. McQuade, J. Li, F.K. Chan, and J. Zhang. 2011. Functional complementation between FADD and RIP1 in embryos and lymphocytes. Nature 471:373-376.
  • 14 Dixon, S.J., and B.R. Stockwell. 2014. The role of iron and reactive oxygen species in cell death. Nat Chem Biol 10:9-17.

ダイイングコードへの道 —キックオフシンポジウムを企画して— 2014年12月01日

まず領域略称の「ダイイングコード」とはダイイング(死につつある)とコード(暗号を解読する)を合成した造語で、映画のダビンチコードにヒントを得ています。11月13日に開催されたキックオフシンポジウムは156名という予想以上に大勢の人々に参加していただき、シンポジウムの準備をさせていただいた人間としてはほっとしております。これもひとえに特別講演をしていただきました長田先生をはじめ、座長の労をとっていただいた辻本先生、米原先生、三浦先生、一條先生の御陰と思っております。また、会場の設定に尽力していただたい東大薬学部の山口先生や三浦先生の研究室および東大分子生物学研究所の宮島先生の研究室の大学院生の皆様に深謝致します。シンポジウムの当日は領域代表の田中先生の領域の概略説明の後に、8名の計画研究代表者(須田、中野、袖岡、山口、田中正、安友、山崎、田中稔、以上敬称略)の発表とそれについての熱心な討論がかわされました。また長田先生の特別講演では、本当に重要な研究はまさに小説を読むよりも面白いということを再度認識させていただきました。長田先生の研究には毎回圧倒されますが、少しでもその研究のレベルに迫れるようにこの領域のメンバー全員で頑張っていきたいと決意を新たに致しました。シンポジウムの後の懇親会では米原先生、長田先生、内山先生、太田先生、三浦先生から励ましのお言葉をいただきました。その後懇親会は2次会、3次会まで続き非常に盛り上がったと思っております。
 せっかくの機会ですので、この領域立ち上げにいたるいきさつを簡単に説明させていただきます。ご存知の方も多いと思われますが日本の細胞死研究はこれまでに国際的に多大の貢献をしてきたにもかかわらず、タンパク質分解などの研究領域と異なり、特定領域の時代を含めても一度も組織立った領域の構築は行われてきませんでした。そこで、自分たちの研究費の安定的な確保と細胞死研究の領域の立ち上げを目指して有志が集まったのが7年前の京都大学でした。当初の予定では1年目にヒアリングまで行き、2年目での本採択を目指したものの最初の2年間はヒアリングにすら選ばれませんでした。3年目にようやくヒアリングに採択され面接にいったものの、ヒアリングに初めて採択されたということでメンバーの気持ちに油断が生じてしまい不採択でした。その後はヒアリングには採択されたものの、最終採択にはいたらないという事が4年続きました。
 その当時は前年度の審査委員に指摘された欠点を修正するために、メンバー数名を変更し領域計画を修正していました。そうすると次年度にはまた別の欠点を指摘されるという事の繰り返しでいた。当時の状況を例えるならば、電気のない暗い部屋で大きさのわからない絨毯を部屋の四隅に合うようにしきつめようとしている事に似ていました。私たちは部屋の大きさよりも絨毯は大きいだろうと思っていました。しかし、もし部屋の大きさより絨毯が小さいのであれば(つまり私たちの領域計画やこれまでの研究実績が新学術領域の採択にいたる基準以下であれば)、部屋に隙間なく絨毯をしこうとするのは永遠に無理です。私たちの試行錯誤の間に私たちよりも後から領域を立ち上げようとした人たちが次々と採択されて行きました。もしかしたら細胞死に関する領域は少なくとも現在参加しているメンバーの実力では、ヒアリングまでは行っても最終採択にはならないレベルかもしれないと悩みました。領域を立ち上げた人たちからは「3年連続で落ちても同じ領域を立ち上げようとしているのは、先生たちのグループしかいない」と言われたこともありました。今から思うとここまでこの領域の立ち上げに執着してこれたのは、領域代表の田中正人先生をはじめとして、領域の立ち上げを支援していただいた諸先生方の御陰と思っております。もしかしたら今年の審査委員の方の中には、7年間も継続して領域の立ち上げを企画しているグループだから、いいかげんに採択してあげようという意見があったのかもしれません。今回の経験から個人的には「折れない心」と「忘れることの大切さ」(つまり何度失敗しても落胆せずに、落胆したことを忘れて自分の信じる事に邁進すること)を再度認識する事ができました。
 今後はこの領域の活動を通して、細胞死研究にたずさわる若手研究者の育成や、日本の細胞死研究をさらに発展させるために微力ながら貢献できたらと思っておりますので、よろしくお願い致します。


第1回 Dying Code Newsletter 2015年1月号

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