宇宙マウスの研究で、健康長寿のヒントを発見JAXA・東北大などのグループが報告| スポーツ栄養Web – 一般社団法人日本スポーツ栄養協会（SNDJ）公式情報サイト –

東北大学と宇宙航空研究開発機構（JAXA）、東北大学東北メディカルメガバンク機構（ToMMo）の研究チームは、遺伝子ノックアウトマウスの宇宙滞在生存帰還実験に世界で初めて成功したと発表した。 この研究を通じて、宇宙長期滞在により老化変化が加速する宇宙ストレスによって転写因子「Nrf2」が有効に宇宙環境ストレスによる老化の変化の加速を防ぎ、健康を維持するために働くことなどが分る。 研究成果が「Communications Biology」に掲載されるとともに、東北、JAXA、ToMMoサイトにプレスリリースが掲載された。

国際宇宙ステーション「希望」から「Nrf2」の効果を調べる

人類が宇宙に進出は宇宙放射線と微小重力環境などの宇宙環境ストレスによる健康リスクを克服することが必要。 転写因子「Nrf2」※1は無理の生体防御遺伝子を活性化して、地上で様々なストレスに対する保護的に働くことが知られており、宇宙ストレス防御にも有効ではないかと考えられる。

研究グループは、その可能性を検討・検証するために、本研究を実施した。 JAXAが公募した国際宇宙ステーション（ISS）「希望」利用の妥当性の調査に採用されてNrf2遺伝子ノックアウトマウス※2のISS長期滞在の実験が行われた。

世界初の宇宙滞在生存帰還した遺伝子ノックアウトマウス

2018年4月に野生型マウスとNrf2遺伝子ノックアウトマウスの雄それぞれ6匹の合計12匹を乗せた船がケネディ宇宙センターから発射されISSの「希望」に到着した。 「希望」、日本実験棟で飼育されて、約30日間の軌道に滞在終えた後、12匹全てが生存帰還した。 遺伝子ノックアウトマウスの宇宙滞在後の生存帰還は世界初。

帰還したマウスの詳細な分析を行った結果、宇宙滞在に応じて様々な機関でNrf2が活性化していることが分かった。 また、宇宙滞在マウスでは、各臓器の遺伝子発現と血中代謝物質の変化が確認され、一部は東北大学東北メディカルメガバンク機構（ToMMo）があるコホートデータで観察された人間の老化性変化のような変化であることを知ることができていた。

また、高齢化の変化も見られる白色脂肪細胞サイズの肥大化が宇宙滞在マウスで観察された。 宇宙に滞在すると筋肉量の低下などの老化と同様の現象が起こることは知られていたが、遺伝子発現と血中代謝物の老化変化が確認されたのは初めてだ。 また、このような宇宙滞在による老化変化がNrf2遺伝子ノックアウトマウスで加速していることが分かった。

このため、宇宙ストレスは様々な年齢の変化をすぐに回し原因は、Nrf2は、その年齢の変化に対抗防ぐ役割があることが分かった。

国際宇宙ステーション「きぼう」日本実験棟でNrf2遺伝子ノックアウトマウスの飼育を行った。 微小重力と宇宙放射線などによる宇宙ストレスは、遺伝子発現、血中代謝物の白色脂肪細胞サイズなどの老化変化を起こす。 これに対してNrf2は、宇宙ストレスに応答活性化これらの老化の変化を防ぐ。

今後の見通し：宇宙実験のロールモデルに

本研究では、世界初の遺伝子ノックアウトマウスの宇宙滞在生存帰還実験に成功し、これは、今後の病態モデルマウスを用いた宇宙実験のロールモデルになると期待される。 今までNrf2発現の低い人間の遺伝子多型が知られており、本研究の結果から、このポリモーフィズムを持っている人は、宇宙滞在の健康上のリスクが高いことが示唆される。 月や火星への長期滞在が可能となった時、人間Nrf2遺伝子ポリモーフィズムを調査して健康上のリスクが高い個人を事前に予測することができる。

また、地球上では数年かかるような老化の実証実験を宇宙で行うと短期間で再現することができることが明らかになった。 ヒャンフイ技術の様々な実験への応用が考えられている。

また、Nrf2を活性化する薬が宇宙滞在時の健康リスクを克服するために有効であることも分かった。 今までNrf2活性化薬は、糖尿病やアルツハイマーなどの老化疾患の予防と治療に効果が報告されており、多くの製薬会社によってNrf2活性化薬の開発が進められている。 本研究領域の発展にNrf2活性化薬が宇宙滞在時だけでなく、地上で多くの高齢者と患者の健康を維持・改善する薬剤の開発につかのようながることが期待される。

プレスリリース

宇宙マウスの研究で、健康長寿のヒントを発見 – 宇宙環境での加速老化の変化を防ぐ遺伝子 – （宇宙航空研究開発機構（JAXA））
宇宙マウスの研究で、健康長寿のヒントを発見〜宇宙環境での加速老化の変化を防ぐ遺伝子〜（東北大学東北メディカルメガバンク機構（ToMMo））

文学について

原題のタイトルは「Nrf2 contributes to the weight gain of mice during space travel “[CommunBiol.2020Sep8;3(1):496]
原文はこちら（Springer Nature）

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【 スポーツ栄養Web編集部 】