The Scientific Ocean

誰にでもわかりやすいように生命科学を解説しようとするアザラシのブログ。

中の人(アザラシ)のTwitterは@puni2azarashiです。 このブログの趣旨はこちらを参照

大学の研究2(論文って何?)

ぷにぷにアザラシです。今日は前回に引き続いて、理系大学での研究の簡単な紹介をしたいと思います。

おそらく多くの大学では大学4年生になると、「研究室」に配属されて、その研究室の一員として研究をすることになると思います。

研究室。わかりそうで、案外得体の知れないものなのではないでしょうか?研究室とは多くの場合、一人の教授が先導する、ある特定のテーマに関する研究を行うチームのことを指します。ですので、ひとつの研究室で何でも出来るわけではありません。ある研究室はショウジョウバエの飛び方を研究しているでしょうし、ある研究室はがん細胞の分裂について研究しているでしょう。この書き方から分かるとおり、「ショウジョウバエについて研究する研究室」や、「がんについて研究する研究室」というものは、ほとんど無いのでは無いかと思います。理由は、研究対象が広くなりすぎるからです。

こういうことを耳にすると、「そんなに細かくしてしまって研究することあるの?」と思う方が多いのではないでしょうか?私が塾でアルバイトをしていた頃にも、塾の生徒に「理系に行ってももう研究することってそんなに残されていないじゃないですか?(だからもう勉強したって意味ないじゃないですか?)」と言われたことがあります。とんでもない、むしろ多すぎて手の付けようがないくらいなのです。基本的に研究をしてあることを見つけ出すと、そこから新しい疑問が湧きます。一つのことを見つけ出すと数十の疑問が湧き上がることだってあります。そうやって、どんどん疑問が増えていって、研究テーマもどんどん増え、それに対応するためにどんどん細分化されてゆくわけです。

そういう背景もあって、どこか1つの研究室で何かすごいことがわかった時に、その発見を広く知ってもらわないと、そこから湧き上がる数多の疑問に我々人類は立ち向かうことが出来ないわけです。そういう発見を報告するツールのひとつとして、今回の話題である「論文」があります。

このブログでずっと紹介してきている「論文」ですが、基本的には必ず“新しい発見”が含まれています。私たち研究者は、毎日どこかで発表される論文をインターネットで検索して、新しい情報を得て学び、新しい疑問を持ち、そのうちいくつかを自分の研究テーマとして取り扱います。つまり、研究者にとって論文は「新聞」であり「教科書」であり「ヒント集」なわけです。

一般的な論文の中身の詳細については述べません。論文の全貌の具体例をご覧になりたい方は、無料で全てを閲覧することが出来る「Nature Communications」や「Cell Reports」、「PLoS ONE」などにアクセスしてみて下さい。Natureはこちらに日本語サイトを持っています(論文内容からは英語ですが)。また、日本人で論文を書いた人が自分の論文を日本語で紹介するサイトもあります(新着論文レビュー)。このページを見ると、少しは大学の研究の雰囲気をつかめるのではないでしょうか(このサイトを紹介してしまうとこのブログの存在意義が薄れてしまいますが。。笑)? 

私が高校生の頃はあまりこういう大学の研究の雰囲気を知ることすら厳しかったので、こういう記事がどこかの高校生の目に留まれば幸いです。
それでは、最後まで読んで下さりましてありがとうございました!

大学の研究1(大学生目線で振り返って)

どうも、ぷにぷにアザラシです。
今日は少し前にTwitterで述べたように、大学の研究について少し紹介したいと思います。

大学生よりも若い皆さん、大学ってどんなところだと思い浮かべられているでしょうか?おそらく進研○ミや河○塾などが発行する大学紹介雑誌や、大学のwebページで色々と調べている方も多いと思います。しかし、結局どうやって学んでいるのか、具体的なことは案外わかりにくいのではないでしょうか?少なくとも、私が高校生の頃は、研究がどうやって行われるのか、あまり分かりませんでした。

これからお話しするのは、理系の大学での研究ってどういうものなの?ということです。

まず、高校までの勉強と大学の研究、一番大きく異なるのは「答えが知られているかどうか」だと思います。高校までの勉強では、試験で必ず100点満点になる模範解答があって、それを自分で導き出せるようにすることが目標になるかと思います。
しかし、大学の研究は、答えがありません。なぜなら、まだ世の中に知られていないことを見つけ出して、他の人に教えてあげることこそが、大学の研究の目標だからです。なので、もう答えが分かっていることに取り組むことはあまりないわけです。

もっと具体的に言うと、高校までの勉強では、教科書は絶対的に正しいものだと思います。しかし、大学の研究では、教科書は参考にしかなりません。なぜなら、大学の研究は教科書に載せるための知識・知見を探すことが使命だからです。つまり、大学の研究でうまくいけば、自分より後輩の学生が使う教科書の内容が変わってしまうわけです。さらに、大学の研究では教科書に載っている内容が間違っていることを見つけ出すことだってあります。こんなこと、高校までの教科書にあったら、新聞沙汰になるでしょう(歴史の教科書はたまに変わったりしていますが)。しかし、大学の教科書であれば、これが起こりえるわけです。

大学の研究では、最新の知識・知見を使って、まだわかっていない物事に取り組む必要があります。では、その最新の知識や知見はどうやって見つけるのでしょうか?その情報源こそが、「論文」なのです。論文は基本的には英語で書かれていて、今の時代ではインターネットを介して世界中で発行されている論文に簡単にアクセスすることが出来ます。私たち研究者は、そういった毎日新しく出される論文を日々チェックすることで、自分の知識を蓄え、新しいことを見つけようと努力しています。

 

というわけで、次回は論文についてもう少し詳しく述べたいと思います。最後まで読んで下さってありがとうございました!

戦う赤血球

お久しぶりです、ぷにぷにアザラシです。いつの間にか9月ですね。早いものだ。。。
さて、今回紹介する論文はこれです!

Genetically engineered red cells expressing single domain camelid antibodies confer long-term protection against botulinum neurotoxin

遺伝子操作した(genetically engineered)赤血球(red cells)を使ってボツリヌス毒素(botulinum neurotoxin)という毒から体を守るよ!という話です。

 ボツリヌス毒素とは、ボツリヌス菌という菌が産生するタンパク質でできた毒素です。これは神経に作用する毒素で、神経から神経へ信号を伝達するのをストップする働きがあります。その結果、ありとあらゆる神経活動が止まってしまい、死んでしまう、そんな猛毒です。作用も強く、なんと体重60 kgの大人に対して60マイクログラム(1マイクログラムは1グラムの100万分の1)投与するだけで死者が出るとされています。
ボツリヌス毒素を飲んでしまった場合、今では血清療法や呼吸療法という治療法を使って対応します。呼吸療法はそのまま、呼吸を維持する方法です。血清療法とは、ボツリヌス毒素がタンパク質であることを利用して、タンパク質に強くひっつくことが出来る抗体と呼ばれるものを体内に投与することで、ボツリヌス毒素を捕まえよう、という方法です。しかし、抗体は、投与してもすぐに体(血液中)から排泄されてしまい、長く留めることが出来ないことが弱点でした。

そこで今回のお話では、研究者(筆者)達は大胆な方法に出ます。「抗体が血液からすぐに出てしまうのなら、血液中に存在するものにひっつけてやって、血液から出られなくすれば良い」という発想です。そこで彼らはなんと、血液にある細胞、赤血球に抗体をひっつけることにしました。

しかし、問題はもう一つあります。それは、抗体がとても複雑な構造をしているということです。そのため、赤血球にひっつけることはそう簡単ではありません。そこで彼らは“ラクダの抗体 (camelid antibody)”に目を付けました。

ラクダだってヒトと同じような抗体を持ってるのでは?と思われるかも知れません。実は、そうじゃないんです。

一般的に、抗体とは2種類のタンパク質(重鎖と軽鎖)から出来ています。そして、重鎖と軽鎖の2つを使って初めて、抗体はタンパク質にひっつくことが出来ます。しかし、ラクダの抗体にはこのうち軽鎖がありません。つまり、ラクダの抗体は、重鎖だけでタンパク質にひっつくことが出来るのです。そうすると、ラクダの抗体を使えば、赤血球に1種類のタンパク質をひっつければいい、ということになります(もっと知りたい方は「ナノボディ」で検索してみて下さい)。

これらの発想を駆使して、彼らはボツリヌス毒素に結合できるラクダの抗体を生やした赤血球を作り、ネズミに投与しました。すると、ネズミがボツリヌス毒素で死ななくなったのです!

彼らはさらに、ヒトの赤血球でも同じようなことが出来ることも示しています。今回のお話はボツリヌス毒素相手でしたが、この方法は、ありとあらゆる病気にも応用することが出来ます。例えばリウマチの薬の一部は抗体ですし、ガンをやっつける薬も最近は抗体が主流になってきました。こういった抗体でできた薬の多くは、何回も服用せざるを得ず、また薬の値段も非常に高いので、医療費が高騰する原因になっていたりします。今回の報告の方法を使って、もしも投与回数を格段に減らすことができれば、そういった問題も回避されるのかも知れません。今後の展開がとても期待できるような研究でした。

 

今回の紹介は以上です、最後まで読んで下さってありがとうございました!

 

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神経のつながり方を知る新しい術

こんにちは、ぷにぷにアザラシです。氷山が欲しい。。
さて、暑さに参っていましたが、久しぶりに更新しようと思います!今日紹介する論文はこれ!

An optogenetic toolbox for unbiased discovery of functionally connected cells in neural circuits

今回は背景の説明や、この論文の細かいことは説明しません。この論文は、発見したことというよりも、その実験技術に魅力があるからです。

この論文は、ゼブラフィッシュと呼ばれる熱帯魚(の子供)を使って、目の神経がどんなふうに繋がっているかを調べています。そのために「蛍光タンパク」と呼ばれるものを使って、神経細胞を光らせて、可視化しています。で、さらに繋がりがわかりやすいように、神経ごとに色が変わるように遺伝子を細工しています。

・・・と、言葉だけではわかりにくいかと思います。奇遇にもこの論文は「オープンアクセス」と呼ばれる類いの、無料で読める論文ですので、今回は図を引用したいと思います。というわけでこの図を見よ!

 

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aが遺伝子の解説、bがゼブラフィッシュの子供の目の部分の拡大図、cがその実際の写真、dが使った顕微鏡の構造図、eが写真の拡大図です。

この色がついた神経細胞、実は色毎に新しい機能を獲得しています。赤(マゼンタ)の細胞は、光を当てられると強制的に活動する機能、緑の細胞は、自分の活動に応じて緑色の強度が変化する機能を有しています。

つまり、この魚を使って実験することで、「赤の神経細胞が活動すると、緑の神経細胞がどう応答するか」がわかるわけです。一見、それだけ?、って感じるかも知れませんが、遺伝子をうまくいじって赤と緑のどちらかの色しか獲得できない(つまり赤と緑両方とも光ることはない)ように工夫しているところは見事ですし、細胞1つという単位でこの現象を明らかにするのは、今の技術では非常に難しく、その難関を打破したこの論文の方法は、今後さまざまな箇所で利用されることと思います。

最近、魚を使った神経系の論文が増えてきているように感じます。この論文のように、マウスでできなくても魚ならできることも多いですし(魚は小さくて透明だから)、今後の発展が楽しみです。

 

全く畑違いなので、あまり詳しい説明が出来ませんでしたが、これで終わりたいと思います。最後まで読んで下さり、ありがとうございました!

 

引用論文(上にリンクあり)
Förster, D., et al., An optogenetic toolbox for unbiased discovery of functionally connected cells in neural circuits. Nat. Commun., 8:116 (2017)