オートファジーは細胞のリサイクル工場です。飢餓やストレスによりエネルギー供給が不足しているときにエネルギーを供給します。その後、細胞はエネルギーを得るために古い成分や不要な成分を消化し始めます。同時に、胚内のさまざまな種類の細胞や組織の発達にも貢献します。細胞の「ゴミ処理」として、オートファジーは感染中に細菌性またはウイルス性の病原体を確実に分解して除去します。この処理は、奇形または損傷したタンパク質や細胞の構成要素を除去することにより、細胞の健康を維持する上でも重要な役割を果たします。 1950 年代には、研究者らは細胞内に特に高レベルのタンパク質分解酵素が存在する区画があることを発見しました。その後、細胞成分全体がこれらの「リソソーム」に存在する可能性があり、分解される可能性があることが観察されました。ここでは細胞の廃棄物の処理が活発に行われているのではないかという疑惑が浮上した。
しかし、長い間、この細胞自体の廃棄がどのように機能し、どのような手順が必要かを判断することはできませんでした。これの問題点: どうやら、廃棄される物質をリソソームに輸送し、すでに「事前に細断」する中間ステップがあったようです。しかし、これらの泡のような輸送体は、寿命が短すぎたため観察を逃れました。東京大学の大隅良典氏がこのジレンマの解決策を見つけたのは 1992 年になってからでした。研究者は、ビール酵母細胞を使用してオートファジーの問題をさらに詳しく調査することにしました。彼の考えは、小胞オートファゴソームの分解を防ぐことができれば、小胞オートファゴソームとその内部で起こっているプロセスをより詳細に検査できるよう十分な期間保存する必要があるというものだった。
飢えた酵母の丸い体
これを達成するために、大隅教授は、通常、液胞や他の細胞自身の小胞を破壊する酵素を欠く酵母株を育種した。次に、彼はこれらの細胞をいわば飢餓状態にして自己消化させました。そうすれば細胞が探していたオートファゴソームが出現するはずだからです。そして実際、数時間以内に、酵母細胞内の液体で満たされた空洞が、小さな丸い物体、つまりオートファゴソームで満たされました。大隅教授は、細胞自体の廃棄物処理におけるこれらの重要な役割を初めて特定し、オートファジーのさらなる研究の基礎を築きました。さて、次の重要なステップが続いた。大隅氏は酵母細胞を、その遺伝物質にランダムな突然変異を引き起こす化学物質にさらした。その背後にある彼の考えは、もし突然変異がオートファジーとオートファゴソームの形成を担う遺伝子に当たった場合、この細胞はもはやこれらの体を形成できなくなるはずだ、というものだ。翌年、大隅氏は絶え間ない繰り返しにより、オートファジーに必須の最初の遺伝子を特定することに成功した。少し後、さらなる実験を通じて、これらの遺伝子によって生成されるタンパク質の特徴を明らかにすることができました。最終的に、研究者は、細胞のオートファジーを制御するタンパク質とタンパク質複合体のカスケード全体を解読することができました。
大隅氏と彼の研究に基づいた研究のおかげで、私たちは現在、細胞自体の老廃物処理がどのように制御されているか、そして細胞がどのような重要な生理学的機能を持っているかを知っています。オートファジーは「掃除機」としての機能により、パーキンソン病だけでなくがんなどの病気でも重要な役割を果たします。 「オートファジーは50年以上前から知られていたが、生理学と医学に対するその根本的な重要性が知られるようになったのは、1990年代の大隅良典氏のパラダイムシフトを起こす研究を通じてだった」とノーベル賞委員会の声明は述べている。 「その発見により、大隅氏は今年のノーベル生理学・医学賞を受賞するでしょう。」
