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トマトなどの虫害を天然物質で予防

農研機構、国立研究開発法人農業・食品産業技術総合研究機構は、ロリオライドと呼ばれるタバコ由来の天然物質をトマトなどに与えると、ハダニなどによる被害が抑えられることを発見しました。ロリオライド自体には殺虫効果はなく、トマトなどが本来持つ害虫抵抗性を高めることで被害を抑えます。作物の害虫抵抗性を利用した害虫防除剤の素材として有望です。

害虫の防除には主に殺虫剤が利用されていますが、単一の殺虫剤を使用し続けることにより、殺虫剤が効かない害虫(薬剤抵抗性害虫)が出現することが問題となっており、新しい防除技術の開発が望まれていました。 ロリオライドは、植物の害虫抵抗性を高めますが、害虫を直接殺す効果はないため、防除剤として使った場合、薬剤抵抗性が生じにくいと期待されます。
トマトなどの虫害を天然物質で予防

このような、植物が本来有する害虫抵抗性を高めて被害を抑える薬剤のことを、プラントアクティベーターといいますが、国内では実用化例はありません。今後は、ロリオライドを用いた薬剤抵抗性が出にくい害虫防除剤の開発に向け、農薬メーカー等の民間企業との連携を目指します。

トマトなどの虫害を天然物質で予防

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2019-05-31 : ヴォイニッチの科学書 : コメント : 0 :

雷雲は10億ボルト

雷雲は10億ボルト

ナショナルジオグラフィックニュース 2019.05.06
1752年、米フィラデルフィアにいたベンジャミン・フランクリンは雷雲に向かって、凧を飛ばすことで、雷が電気であることを証明しました。

インド、ムンバイにあるタタ基礎科学研究所などの研究チームが、まったく新しい方法を使って雷雲全体の電圧を分析したところ、瞬間的に13億ボルトにも達することを明らかにしました。その電力はおよそ2ギガワット。これはニューヨーク市全域に電力を30分間供給できるほどのエネルギーです。それだけの電圧を地上で達成させるのはほぼ不可能ですが、自然はいとも簡単にそれをやってのけているということです。

ちなみに、その新たな方法とは、宇宙から飛来する素粒子、ミューオンを利用することでした。ミューオンは負の電荷を持っていますので、雷雲のような電場があると飛行経路がゆがめられます。この性質を利用して、地上の素粒子観測装置でミューオンを継続して観測することにより、通常状態と雷雲がある状態のデータの違いから雷雲にどれだけのエネルギーが含まれているかを計算することができました。


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2019-05-30 : ヴォイニッチの科学書 : コメント : 0 :

ストレスでタンパク質合成が止まる仕組み

ストレスでタンパク質合成が止まる仕組み

身体の構成成分としてのタンパク質を作り出すには、原材料のアミノ酸を合成したり、DNAから必要な設計図を「翻訳」したり、細胞が負担する作業量が膨大なため、非常に多くのエネルギーを消費します。ストレスによって、細胞が正常な活動ができなくなる状態になると、エネルギーを節約したり、ストレスによってタンパク質の合成が失敗したりすることを防止するために、タンパク質を作り出す作業を控えます。一方で、節約したエネルギーを使って、特定のストレス応答タンパク質の合成を始めることで、ストレス環境への適応 を行います。このようなストレスによる翻訳の制御には、ストレスに対抗するタンパク質合成のための翻訳を開始する指示を出す翻訳開始因子「eIF2」の部分的なリン酸化 が重要であることが知られています。しかし、その詳細なメカニズムはわかっていませんでした。

理化学研究所の研究者らはeIF2のリン酸化からはじまる連鎖反応やそれに関連する分子の立体構造の変化など、一連の変化を明らかにし、複雑な構造変化がeIF2のリン酸化をきっかけとして起きることを明らかにしました。 細胞がストレスを受けてもタンパク質が作り続けられれば細胞はますます疲労しますし、ストレスから解放されてもストレスタンパク質が作り続けられてしまうと、例えば認知機能の低下などさまざまな疾患の原因となります。今回の研究に関連した、eIF2の構造変化反応を促進する薬剤、つまりストレスタンパク質の合成を抑制する作用を持つ分子は、神経変性疾患の進行を遅らせ、外傷性脳損傷による認知機能の低下を防ぐ作用を持つことが報告されています。


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2019-05-29 : ヴォイニッチの科学書 : コメント : 0 :

DNAオリガミを融合した分子人工筋肉を開発

DNAオリガミを融合した分子人工筋肉を開発

北海道大学、関西大学、東京工業大学情の研究グループは、モータータンパク質 とDNAからなるオリガミを組み合わせることで,化学エネルギーを力学エネルギーに直接変換する分子人工筋肉の開発に世界で初めて成功しました。ここでいうオリガミとは、非常に長い一本鎖のDNA を一筆書き状に折りたたんで、これを多数の短い相補的なDNA で固定することにより希望した形状の構造体を作る技術のことです。つまり、紙の折り紙で作る折り鶴をDNAを使って作るようなものです 。

AIやICTと連動して動作する装置は古典的なモーターを含め、さまざまなものが開発されています。さらに、駆動力にモーターを使わないソフトアクチュエーター 、つまり人工筋肉が数多く開発されてきましたが多くの解決すべき問題があります。例えば、アクチュエーターの重量当たりの出力が低いこと、設計サイズの自由度の低さ、電力を外部から供給することが必要なこと、などです。

これらの課題を解決する鍵として注目されているのが、バイオミメティクス技術、つまり、生物の機能を模倣して、再生可能な化学エネルギーを高効率で力学エネルギーに変換する分子機械「モータータンパク質」などです。しかし、ここにも問題があって、モータータンパク質などはナノメートルサイズの構造体なので、人間の生活空間で動力源として利用するのは無理があります。

 そこで研究チームは分子パーツをくみ上げることで、サイズを数千倍までスケールアップし、さらにそれが実際に駆動可能であることを実証しました。

研究チームは、DNA 二重らせんを6本、チューブ状に束ねたDNAオリガミ構造体を作成し、さらに、化学的にそれらを結合させ、そこにモータータンパク質と呼ばれるキネシンを加えると、ミリメートルサイズの網目構造が形成されました。最後に,化学エネルギーであるアデノシン三リン酸(ATP) を加えると、元の大きさの 1/40 にまでなる急激な収縮運動が観察されました。

出来上がったDNA オリガミ構造体をさらに集合させた高次構造は、人のからだで心臓や内臓などを動かしている平滑筋という細胞を模倣した「分子人工筋肉」といえます。今回開発した分子人工筋肉は、電気を使わず、生体適合性の高い安心安全な医療用マイクロロボットのアクチュエーターとして、また、高い出力と高速動作を実現した昆虫型ドローンなどの動力源として期待されます。


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2019-05-28 : ヴォイニッチの科学書 : コメント : 0 :

月の形成に関する新しい仮定

国立研究開発法人海洋研究開発機構の研究者らは、現在の地球及び月を作った原因とされる、巨大衝突仮説と呼ばれる現象のコンピューターシミュレーションを行い、月が原始地球のマグマオーシャンと呼ばれるマグマの海から作られた可能性があることを突き止めました。

地球と水星、金星、火星は太陽系の中の岩石型惑星と呼ばれる四兄弟です。しかし、地球にだけ月のような大きな衛星があります。ということは、四兄弟の中で、地球にだけ何か特殊な出来事があったと推測できます。その出来事として最も信頼されている説は、巨大衝突仮説というもので、地球ができて間もないころ、今から46億年ほど前の地球に火星と同じほどの天体が衝突したというものです。この衝突によって、地球と地球に衝突した天体両方の岩石が蒸発し、あらたな地球と、その周辺に岩石の円盤ができました。この岩石の円盤が重力により月になったと考えられています。

しかし、この説では説明できない矛盾があります。それは、アポロ計画で持ち帰った岩石の元素成分が地球とほぼ同じなのです。このことは、月が地球から誕生したことを意味していますが、コンピューターシミュレーションによると、月の主成分は衝突した天体の組成を示すはずでした。

そこで本研究グループは、この矛盾を解決するために新たな仮説として、天体が衝突した時の地球にはマグマオーシャン、つまり熱くドロドロの液体状の岩石の海があったと、新たな仮説を追加することを提案しました。液体の岩石は固体の岩石と性質が大きく異なりますので、月形成のシミュレーション結果も異なるものになるはずです。

海洋研究開発機構では、液体の岩石の効果を加味した巨大衝突のコンピューターシミュレーションをスーパーコンピューター「京」で新たに構築しました。
そしてシミュレーションの結果、マグマオーシャンが衝突時の地球に存在している場合、主に地球のマグマオーシャンが衝突円盤の形成に大きく寄与していることがわかりました。衝突後、地球のマグマオーシャンからマグマがジェットの様に吹き出します。この吹き出したマグマが、月の材料になる円盤になることで、原始地球由来の物質の割合が多い円盤ができあがります。
マグマオーシャンの地球に天体が衝突したという新たな仮説は、月と地球の元素組成をうまく説明することができ、現在の地球と月がどのように形成されたかを知る上での、大きな手がかりとなるとおもわれます。




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2019-05-27 : ヴォイニッチの科学書 : コメント : 0 :

生きた細胞の中のたんぱく質の構造を解析する技術

首都大学東京の研究チームが、京都大学、独フランクフルト大学と共同で、生きた真核細胞の中でタンパク質の立体構造を詳細に解析する技術の開発に成功しました。

 細胞内はさまざまな分子が複雑に混み合った環境であり、その中で働くタンパク質の立体構造変化は生物活性に大きな影響を与えることが知られています。次の図は非常に複雑な酵素の複合体「ピルビン酸脱水素酵素複合体」です。

研究グループは、最新の核磁気共鳴分光測定法(NMR法)と情報科学的解析技術を駆使し、測定機器に細胞の生命維持装置を付加する工夫を重ねた結果、生きた真核細胞内に存在するたんぱく質の立体構造を原子レベルの分解能、0.05ナノメートルで観測することに成功しました。細胞内の環境ではタンパク質の立体構造が変化している現象を捉えることが可能になったという画期的な技術の開発です。ノーベル賞をもらっても良いレベルです。

生きた細胞の中のたんぱく質の構造を解析する技術
ピルビン酸脱水素酵素複合体
(Protein Data Bank Japan より)


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2019-05-24 : ヴォイニッチの科学書 : コメント : 0 :

宇宙膨張速度さらに大きな計算結果が登場

私たちが住むこの宇宙は加速しながら膨張を続けていますが、ハッブル宇宙望遠鏡による観測結果をもとに膨張速度を計算しなおしたところ、従来の予測よりも9%も早い膨張速度が算出され、天文学者らは頭を抱えています。今回は天の川銀河が伴っている大マゼラン雲にあるケフェウス型変光星70個までの距離と遠ざかる速度を精密に測定した結果です。

宇宙が膨張していることが発見されたのは1929年のことでした。天文学者エドウィン・ハッブルによるこの時の発見は夜空の銀河はどれも地球から遠ざかっている、しかも、地球から遠い銀河ほど速い速度で遠ざかっている、という当時としては信じられない観測結果でした。この観測結果を説明するには、宇宙が膨張しているとしか説明できませんでした。

宇宙膨張速度さらに大きな計算結果が登場
天の川銀河の伴銀河のひとつ、大マゼラン雲
 
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グーグルの広告、毎回のブログの下につける
2019-05-23 : ヴォイニッチの科学書 : コメント : 0 :

9000万年前、活発に泳いでいたカニがいた

ナショナルジオグラフィックニュース4月27日号から。

 コロンビアで新たに発見された9000万年前のカニの化石がとても奇妙な形をしていて、カニの進化やカニの定義の再考が必要になっているということです。この化石は非常に保存状態が良く、それによると、目玉が丸くて巨大で、前足はオールのような水かき状で、現在のカニとは全く姿が異なる、しかも、海の中を活発に泳いでいたっぽい、というのです。そこでこのカニは「不可解で美しいキメラ」という意味のキャリキメラ・パープレクサ(Callichimaera perplexa)と名付けられました。

 このカニは今のズワイガニの仲間になるようですが、オールのような2対4本の手と、暗い海の中でもよく見えそうな大きな目で強力な捕食者だったものと思われます。現在のカニは砂の中にもぐって生活していますので、その点でも大きく異なるカニで、私たちにとってはそう大した問題ではないのですが、カニの分類学者にとって、カニの進化系統樹をどう書き換えるかという大問題に発展しているようです。

9000万年前、活発に泳いでいたカニがいた
カニというよりはむしろ、ゲンゴロウ・・・
ILLUSTRATION BY OKSANA VERNYGORA, UNIVERSITY OF ALBERTA


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2019-05-22 : ヴォイニッチの科学書 : コメント : 0 :

NASAは小惑星の地球衝突を想定して訓練している

たとえば、小惑星が地球に衝突する確率が100分の1を超えた場合、人類には何か打つ手があるのでしょうか?

 2019年4月29日から5月3日にかけてワシントンDCで開催された「プラネタリー・ディフェンス・コンフェレンス(PDC)」でその議論がなされました、ここで、米航空宇宙局(NASA)などの米国政府機関や各国関係機関の科学者、エンジニア、政府機関代表者が参加して、6回目となる小惑星衝突にそなえた訓練が行われました。  ある架空の小惑星が地球に衝突する確率が100分の1であると算出されたとき、小惑星の軌道をそらせる方法があるのか、地球を直撃した時には被害がどのくらいになるのかの算定方法の確認や被害を最小化する方法の検討などが行われました。

 太陽系にはオールトの雲を巣とする多数の彗星が周回していますし、多くの小惑星も太陽を公転しています。それ以外にも先日のオウムアムアのように超高速で飛来する恒星間天体も多数あるらしいことがわかってきています。

 直近であやういのは2029年4月13日の金曜日に直径340メートルの小惑星アポフィスが上空3万1000キロの高度を通過することになっています。直径数メートルの小惑星がこれほど近づくのは珍しいことではないのですが、直径340メートルもある天体が地球にこれだけ近づくのは割と珍しいことです。

 天文学者やプラネタリー・ディフェンス・コンフェレンスはアポフィスに対して十分な観測を行おうとしています。それによって、小惑星の内部構造などを詳細に予測し、将来、地球直撃コースを飛んでくる天体が発見されたときに、どのように対処するか、そのアイディアにしようというわけです。


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2019-05-21 : ヴォイニッチの科学書 : コメント : 0 :

むかわ竜全身骨格完成

北海道大学総合博物館とむかわ町は、むかわ町穂別産「むかわ竜」の全身復元骨格を製作し、公開しました。

むかわ竜全身骨格完成

今回の全身復元骨格は、実物標本とともに国立科学博物館で7月13日から10月14日まで開催される「恐竜博 2019」で展示され、一般公開されます。

むかわ竜は、北海道むかわ町穂別で発見された国内最大の恐竜全身骨格です。2014年7月にハドロサウルス科の尻尾化石(次写真)が確認された後、2015年と2016年の夏に、北海道大学総合博物館とむかわ町穂別博物館を中心に大規模な発掘が行われました。

むかわ竜全身骨格完成

発掘の結果、全長8メートルの大型恐竜の全身骨格が発見されました。その後、2018年9月に骨化石を岩から取り出す作業が終了し、現在は全体の 8 割を超える骨が保存され、日本恐竜発見の歴史上最も完全な恐竜化石であることが確認されました。むかわ竜は、日本産の恐竜全身復元としては福井県勝山市産のフクイサウルス、フクイラプトル、フクイベナートル、兵庫県丹波市産のタンバティタニスに次ぐ 5種類目となりました。

今後、北海道大学総合博物館とむかわ町穂別博物館は、むかわ竜の研究を進め、骨の記載や比較研究、系統解析による新属新種であるかの検討や近縁種の同定、分類や生態におけるむかわ竜の意義などを解明していく予定です。


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2019-05-20 : ヴォイニッチの科学書 : コメント : 0 :

ヒトの幹細胞から小さい脳を作製

英国のMRC分子生物学研究所を中心とする研究グループは、ヒトの幹細胞 を脳の神経細胞に分化させ、培養方法を工夫することによって立体的に増殖させ、極めて小さい脳を作る実験に成功したと発表しました。つまり、脳を人工的に作る技術の開発です。神経細胞数は数百万個と非常に少ないのですが、マウスから取り出した筋肉細胞とつなげることにも成功し、脳と筋肉が連携して動くことが確認されました。

小さなキューブの中にいろいろな臓器の細胞を培養して、電子ブロックのように組み合わせて生物を作れる知育玩具とか面白くないですか? 脳ブロック、肝臓ブロック、光合成ブロック、とかいろいろなブロックを組み合わせて、独自の生物を組み立てることができるようなキットです。学研さん、製品化してください。


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2019-05-17 : 未分類 : コメント : 3 :

ハロー・ドライブ

ハロー・ドライブというのは恒星間宇宙船の駆動方法で、ブラックホールと光子を使って宇宙船を光の速度に近い高速にまで加速する研究途上の技術です。

米国コロンビア大学の研究者が、惑星の重力を使って探査機を加速させるスイングバイと同じ方法で、探査機そのものを加速するのではなく、動力源となる光子を加速しよう、というアイディアを考え出しました。単純に考えれば、ブラックホールを使って宇宙船自身がスイングバイをすれば相当な加速が得られそうですが、それではブラックホールの強大な潮汐力 によって宇宙船が破壊されてしまいます。

 そこで登場するのがハロー・ドライブです。光子をブラックホールの近くを通過させ、光子にスイングバイをさせるのです。ブラックホールから離れた安全な場所を飛行中の宇宙船のソーラーセイルに加速した光子を衝突させて宇宙船を加速します。光子は宇宙船から放出され、ブラックホールをU字型に通過して宇宙船の飛行方向に戻して加速に利用します。

ハロー・ドライブ

上の図はMIT Technology Reviewから引用したハロー・ドライブの説明図です。時計回りの赤い線が探査機から放出された光子の飛行ルートです。光子はブラックホールの周りを4分の3周して探査機の帆に高速で衝突し、探査機を加速させます。現在の惑星探査機が行っているスイングバイは減速はできませんが、ハロー・ドライブの場合、ソーラーセイルに向かって逆方向から光子を衝突させれば宇宙船の減速も可能なため、ブラックホール間を光速に近い速度で移動する宇宙船は実現の可能性が高いものです。

 ブラックホールはエネルギーを放出しませんので、ブラックホールに知的生命体のいる惑星が存在する可能性はないと思われますが、ブラックホールと通常の恒星の連星系、つまりブラックホールと太陽のような普通の星がペアになっている惑星系であれば、知的生命体が存在する惑星が無いとは言い切れません。銀河系内にもブラックホールは大量にあり、ひょっとすると、ブラックホール連星系で発達した文明がハロー・ドライブを利用して、すでに相対論的速度で移動できる宇宙船を開発しているかもしれません。

 もしそうであっても太陽はブラックホールを伴っていませんので、地球付近でハロー・ドライブを使って減速、停止することはできず、太陽系に異星人やってきたとしても光に近い速度で通過するだけなので、私たちはそのような宇宙船がやってきたことを知ることはできないでしょう。


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2019-05-16 : ヴォイニッチの科学書 : コメント : 0 :

気候変動でコーヒー豆がピンチ

気候変動でコーヒー豆がピンチ

気候の変動は現実に農作物へ影響を及ぼし始めていますが、最近ではコーヒー豆が危機に陥っています。米国コーヒー研究機関のワールド・コーヒー・リサーチによると、すでに南米の生産地では影響が出ており、2050年には生産に適した土地の面積が半減すると予想されています。

 コーヒーは赤道を挟む南北約25度の標高の高い環境で栽培され、その地域をコーヒーベルトといいます。温暖で雨期と乾期がはっきりした気候の地域が理想ですが、気候変動で気温が上がったり、雨期と乾期のリズムが崩れたりしています。コーヒーメーカー各社は農家と協力して品種改良や病害対策、施肥などのより良い条件の研究開発を進めています。 


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死んだと思った脳が復活した

ナショナルジオグラフィックニュース、4月19日号から。

死んだと思った脳が復活した

米国エール大学の研究者らが死亡したブタの脳細胞機能を回復させることに成功しました。 これは独自開発の「BrainEx」という装置を使った実験です。BrainExは早い話が、脳の人工透析装置で、脳に血液の流れと酸素の供給を機械的に行うものです。

食肉工場から入手したブタの頭部を使用し、倫理上の観点から意識が復活するほどにならないように手加減をしながら実験が行われました。その結果、何の処置もしなければ腐敗するはずの脳を良好な状態で6時間、細胞レベルで活動を続けさせることに成功しました。

今回の成功は事故や心臓発作で脳への血流に問題が生じた患者の治療に役立つほか、脳科学の基礎研究においても、生きた脳を丸ごと取り出して実験を行うことが可能になることを意味しています。

 現状の医学では、脳に酸素が届かなくなり、ある時間が経過すると生物としての死が不可逆的に進行する、とされています。数秒の酸素の欠乏で意識を失い、栄養供給が途絶えた脳は5分程度で栄養枯渇状態になって機能を停止します。脳はここから後戻りすることのできない(と思われていた)死のスパイラルに入ります。神経細胞が乱れ、脳内の血液が固化し、やがて、神経組織を分解する酵素が活動しはじめ、脳が破壊されはじめます。

これが脳死の定義にかかわってきます。脳死とは脳幹を含めた脳全体のすべての機能が不可逆的に停止した状態のことです。1985年、当時厚生省の脳死に関する研究班が判断基準を明らかにしています。それによれば、脳死とは
・深い昏睡状態にあること
・自発呼吸が消失していること
・瞳孔が固定していること、つまり光に反応しないこと
・脳幹反射の消失
・平坦脳波
の条件が満たされたのち、6時間経過しても変化がないことを確認できること、とされています。脳死をもって人間の死とするか否かについては、1988年の日本医師会生命倫理懇話会の最終報告で脳死をもって人間の死とみなしてよいとされました。

 昔は、呼吸と心拍が停止すれば人は死んだと判断されていましたが、医学の進歩により、患者をそのような状態でさえより長く生かすことができるようになり、心臓の停止は必ずしも死を意味するものではなくなりました。

 BrainEx装置を使って血液中で酸素を運搬する役目を担うヘモグロビンと神経細胞に作用する薬などを含んだ栄養液をコンピューター制御のポンプで脳に送り込んだところ、栄養液は脳内血管全体に循環し、脳の血管が良好な状態に保たれていることも確認されました。海馬のように、酸欠に特に敏感な脳領域も、神経細胞の構造まで保持されていました。脳に流入する栄養液と流出する栄養液を比較したところ、脳はブドウ糖と酸素を消費し、二酸化炭素を産生していることも確認できました。これは、脳全体で代謝が再開したことを示しています。さらに、海馬の神経細胞は神経伝達物資を放出して情報伝達を行っているらしいこともわかりました。このような状態はブタが生きているときとほぼ同じ状態なのではないかと推測されています。 


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2019-05-14 : ヴォイニッチの科学書 : コメント : 0 :

他人iPS細胞の安全性

昨年、iPS細胞から作成した網膜 細胞を加齢黄斑変性症の患者に移植する臨床試験が開始されましたが、神戸市立医療センター中央市民病院など複数の病院と理化学研究所が共同で行っているこの臨床試験の1年後の経過が報告されました。

他人iPS細胞の安全性 
目の構造(視力ケアセンターWebサイトより引用)

加齢黄斑変性症とは参天製薬のWebサイトの説明によると「加齢黄斑変性とは、モノを見るときに重要なはたらきをする黄斑という組織が、加齢とともにダメージを受けて変化し、視力の低下を引き起こす病気のことです。私たちはモノを見るときに、目の中に入ってきた光を網膜という組織で刺激として受け取り、その信号を脳に送るために視神経に伝達します。その網膜の中心部分が黄斑です。黄斑が変化すると、モノがゆがんで見える、視野の中心が暗くなる・欠ける、視力が低下するなどの症状が出ます。加齢黄斑変性は、糖尿病網膜症、緑内障とともに、失明を引き起こす病気として注意が必要です。」ということです。  

日本には数十万人の患者さんがいて、薬が効かない患者さんが多く、治しにくい病気の一つです。加齢黄斑変性症は、世界での人口の高齢化に伴い増加が予測されます。2009年と古いデータなのですが、日本国内で加齢黄斑変性症の患者数は70万人。全世界では約1億7,000万人、2020年までに2億人近くに達すると予想されています

この臨床試験は、患者とは異なる人の備蓄iPS細胞から分化させた網膜細胞を滲出型(しんしゅつがた)加齢黄斑変性という目の難病の患者5人に移植したものです。結果は良好で、他人由来の細胞による拒絶反応も免疫抑制剤の投与なしに局所ステロイド投与のみで抑えることができており、視力低下抑制の有効性も確認されました。

加齢黄斑変性症の患者に対するiPS細胞による治療は2014年にも実施されていますが、この時は患者自身の細胞からiPS細胞を作成し、網膜細胞に分化させた治療でした。患者自身の細胞を使った治療であれば拒絶反応の心配はありませんが、iPS細胞経由で網膜細胞を作成する時間の長さと、費用の高さが問題でした。備蓄されたiPS細胞からHLA の適合性だけで細胞を選び出すことができれば、病気が悪化する前に治療に着手でき、費用も大幅に抑制できるものと期待されています。HLAというのはヒト白血球抗原の略称で、簡単に言えば、白血球の血液型です。拒絶反応で自分自身を攻撃するのは白血球の誤動作ですので、白血球の血液型が一致していれば、拒絶反応は起きにくいだろう、という考え方で他人の細胞を移植する際にはHLAの一致が重視されます。日本人のHLA型は大きく4種類あります。

 iPS細胞から分化させた臓器細胞を移植する治療方法は再生医療の切り札と考えられており、加齢黄斑変性症を先頭に、脊髄損傷、パーキンソン病、心筋梗塞、各種眼病などを対象疾患として日本が世界をリードして動いています。 


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2019-05-13 : ヴォイニッチの科学書 : コメント : 0 :

3Dプリンターで人間の心臓を印刷

イスラエルのテルアビブ大学の研究グループが3Dプリンターでヒト組織と血管を備えた心臓を作製しました(次写真のケースの中に入っているかたまり)。細胞や血管、心室、心房が備わった心臓全体の作製・プリントに成功したのは世界で初めてのことです。現在は、心臓の構造が再現できた段階ですので、今後は、拍動する心臓を印刷で作り出し、動物へ移植するための研究がすすめられます。

3Dプリンターで人間の心臓を印刷
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2019-05-10 : ヴォイニッチの科学書 : コメント : 0 :

石炭ガス化燃料電池複合発電(IGFC)

国立研究開発法人新エネルギー・産業技術総合開発機構(NEDO)と大崎クールジェン株式会社は、二酸化炭素分離・回収型石炭ガス化複合発電(IGCC)設備に燃料電池を組み込んだCO2分離・回収型IGFCの実証事業に着手しました。今回の実証事業では石炭ガス化ガスの燃料電池への適用性を確認するものです。500MW級の商業機に適用した場合に、CO2回収率90%の条件で47%程度の送電端効率(HHV)達成の見通しを立てることを目標とします。  

石炭は他の化石燃料と比べると、燃焼時の単位発熱量当たりの二酸化炭素(CO2)排出量が多く、地球環境面での制約要因が多いという課題を抱えており、石炭火力発電についてもさらなるCO2排出量の抑制が求められています。一方で、石炭は、供給安定性が高く経済性にも優れることから、エネルギー自給率が極めて低い日本にとって重要な1次エネルギー源であり、発電分野においても石炭火力発電は発電電力量の約3割を占める重要な電源の一つです。  

そこで、国立研究開発法人 新エネルギー・産業技術総合開発機構(NEDO)と大崎クールジェン株式会社は、石炭火力発電から排出されるCO2を大幅に削減するため、究極の高効率石炭火力発電技術である石炭ガス化燃料電池複合発電(IGFC)とCO2分離・回収技術を組み合わせた革新的な低炭素石炭火力発電の実現を目指すプロジェクトに取り組んでいます。 


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2019-05-09 : ヴォイニッチの科学書 : コメント : 0 :

オウムアムアに次ぐ2個目の恒星間天体を発見か

パプアニューギニア沖で、1月に確認された非常に明るい流星が、別の恒星系からやってきた天体だった可能性が米ハーバード・スミソニアン天体物理学センターによって指摘されています。事実だと確認されれば、この流星は、オウムアムアに次ぐ、これまで人類が発見した2例目の「恒星間天体」となります。  

NASAが記録している地球近傍天体のリストの中にこの流星は記載されており、そこに記載された日時、位置、速度のデータを調べると、太陽や地球の動きに対する相対的なスピードは毎秒60キロ近くで、太陽系天体としては早すぎることから今回の予測となりました。詳細な解析の結果、流星は太陽の重力に束縛されない双曲線軌道上にあったこともわかりました。この流星は直径約90センチ、重さ約500キロほどでしたので、大気圏に突入して燃え尽きてしまい、残念なことに組成分析などはできません。恒星間天体はとてもありふれたものなのかもしれません。  次の写真はオウムアムアの想像図です。このような葉巻状ではなく、円盤状だという説もあります。

 オウムアムアに次ぐ2個目の恒星間天体を発見か
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2019-05-08 : ヴォイニッチの科学書 : コメント : 0 :

根気を生み出す脳内メカニズムの発見

慶應義塾大学の研究グループは、マウスを用いた実験で、目標を達成するまで粘り強く行動を続けるには、セロトニン神経の活動を活性化させ、その結果として腹側海馬の活動低下が必須であることを明らかにしました。 

何かの目標を達成するには、行動を開始して、その行動を継続する必要があります。行動を継続するには根気が必要ですが、根気について、脳内メカニズムとの関係を調べた研究はあまり行われていませんでしたので、今回、根気のあるマウスを使って実験が行われました。 

マウスの根気について調べるには、目標をもって行動し、根気のあるマウスが必要です。高い目標意識と根気のあるマウスの育て方ですが、まず、マウスにレバーを複数回押せばエサがもらえることを覚えさせます。このマウスに食事制限を課し、エサが食べたいという目標を持たせます。マウスには制限時間内に人間が定めたある回数レバーを操作するとエサをもらえる環境を与えます。設定した回数に至るまでレバーを押し続ける根気が続かず制限時間を迎えた場合、それを根気がない状態とし、成功してエサをもらえた回数が多かったマウスを目標意識と根気のあるマウスとしました。 

次に研究グループは脳領域の一つである腹側海馬に注目し、根気と腹側海馬活動の関係を調べました。海馬神経細胞が活動すると細胞が光る遺伝子改変マウスを用意して、課題中に腹側海馬神経細胞の活動を観察しました。その結果、根気のあるマウスは実験開始から徐々に腹側海馬神経活動が下がり始めることがわかりました。エサをもらうことに成功したトライアルでは腹側海馬の活動抑制がエサをもらえるまで持続しました。一方、エサがもらえなかった失敗トライアルでは、途中で腹側海馬の活動抑制が解除されていました(次図)。 

次に、人為的に腹側海馬の抑制を解除する実験を行いました。同じく、レバー押しでエサがもらえる課題において、目標達成のために一生懸命レバーを押しているマウスに対し、腹側海馬神経細胞を人為的に興奮させたところ、そのマウスは根気がなくなりエサをもらえる確率が低下しました。逆に、レバー押しをしている最中に、腹側海馬の活動を人為的に抑制したところ、根気が出て成功率が上昇しました。このことから、腹側海馬神経細胞の活動抑制が根気に必須であることが確認されました。

根気を生み出す脳内メカニズムの発見
根気を生み出す脳内メカニズムの発見 

さらに研究グループは、海馬で放出される神経伝達物質セロトニンが、海馬神経細胞抑制を引き起こすことをあわせて発見しました。つまり、根気は海馬からセロトニンが多く放出されることが必要だったのです。  

腹側海馬の活動が高いときは不安を感じている状態で、活動が抑制されているときは安心している状態だと考えられています。セロトニンが分泌され、腹側海馬が抑制されている状態では、マウスは不安なく課題に取り組んでいることが予想され、わずかでも不安が高じるとセロトニンが分泌されて腹側海馬の活動が上がり、根気が途絶えると予想されます。根気よく行動を続けるには、不安状態を敏感に察知する海馬を抑制し続ける必要があり、つまり、根気ある行動には安心安全が必要であるといえます。
 
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2019-05-07 : ヴォイニッチの科学書 : コメント : 0 :

宇宙生活で起きる体の変化

(ナショナルジオグラフィックニュース4/16より) 

宇宙で暮らすと私たちの体にどのような変化が起きるのか、これは、お金さえあればだれもが宇宙旅行が楽しめる時代の今、とても興味のあることです。ですが、それを科学的に調べるのは非常に困難です。たとえ、宇宙飛行士の体に異変が起きたとしても、その原因が宇宙空間にあると特定することが困難だからです。しかし、唯一その確認方法があります。それは、一卵性双生児に実験に協力してもらうことです。一卵性双生児は身体的にも遺伝子的にもほぼ完全に同じですので、一人が地上で、もう一人が宇宙空間で生活してもらうことにより、遺伝的な影響を差し引いた、宇宙空間が人にどのような影響を与えるのかを比較することができます。 

今回、NASAが実施した実験に参加したのは、米国の宇宙飛行士スコット・ケリーさんと、一卵性双生児の兄弟であるマークさんです。実験が行われたのは、2015年3月27日から2016年3月2日まででした。

宇宙生活で起きる体の変化

ケリーさんが国際宇宙ステーションで過ごす1年の間、定期的に血液を採取し、他の宇宙飛行士の帰還と共に地上に送って分析を行いました。その結果、いくつかの変化が確認されました。特徴的でしかも最大の不思議は染色体の末端を保護するテロメアが長くなったことです。テロメアは細胞が年を取るほど短くなり、細胞の劣化による弊害が出ますが、テロメアが長くなるとその人にどのような影響を与えるのかはよくわかっていません。その他、染色体の一部で順番の入れ替わりや場所の移動が起こったり、DNAが損傷したりしていることがわかりました。正常な遺伝子も遺伝子の発現、つまり活性化している遺伝子の種類や量の変化がみられました。全身症状としては、網膜と頸動脈の厚さの変化、腸内細菌の種類や量にも変化が生じました。  

次に、地球に帰還したスコットさんについて、国際宇宙ステーションで生じた変化がどのように元に戻るのかを調べました。その結果、遺伝子の発現はほぼ正常に戻り、テロメアは地上に戻ると不思議なことに通常の長さに戻りました。また、一部のテロメアは出発前よりも著しく短くなっていたものもあります。テロメアの長さは細胞の老化を反映しているため、結果として、認知症や心血管疾患、がん、生殖機能の低下をもたらすという研究があります。スコットさんの認識能力については、出発前よりも低下し、なかなか回復しないようですが、生殖能力については報告が見つかりません。  

今回の研究はあるたった一組の双子に関する研究結果ですので、これから多くの人類が宇宙に出ていくにあたっては、このような研究をさらに詳細に続けて、宇宙空間が人間にどのような影響を与えるのか確認する必要があります。さらに、今回の結果は国際宇宙ステーションでの観察で、国際宇宙ステーションは地上400キロメートルの非常に低いところを飛行しています。月や火星はさらに環境が地上とは大きく異なりますが、それらについてのデータは全くない状況です。 


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2019-05-06 : ヴォイニッチの科学書 : コメント : 0 :

サイバー農業

マサチューセッツ工科大学の研究者らが農作物をおいしくする機械学習アルゴリズムを開発しました。その成果を生かし、これまでにないほど美味しいバジルを作ったのだそうです。これは、遺伝子組み換え技術ではなく、農作物を栽培する環境を機械学習で最適化したものです。新たに開発されたバジル栽培プラントでは、光や温度、湿度などの環境条件を細やかに制御できるように改良した出荷用コンテナで栽培を行う、都市型農業です。 

マサチューセッツ工科大学では、プラントで行われるバジルの栽培実験の情報はすべて、開発した機械学習アルゴリズムに入力。何百万もの光と紫外線の照射時間の組み合わせを評価し、風味を最大にする条件を作成しました。 これは「サイバー農業」ともいえるもので、味の最適化に成功した現状、今後の目標として、糖尿病などの病気に効果があるバジルの開発や、気候変動への順応にも取り組んでいるということです。 

日本でも同様の研究が日本生物環境工学会で報告されていますので、それらの今後の発展に期待したいと思います。 


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2019-05-03 : うらがみ : コメント : 0 :

雌のカブトムシに角を生えさせる

カブトムシの角ができ始める詳しい時期を特定したと、基礎生物学研究所などの研究チームが発表しました。幼虫がさなぎになる直前の「前蛹(ぜんよう)」という状態になってから約29時間後で、この時期に雌だけが持つ遺伝子を働かなくすると、雌に角が生えたということです。 研究チームは、透明なプラスチック容器に幼虫を入れて観察。100匹以上を調べた結果、幼虫が前蛹になるときに首を振る特徴的な行動を取ることうを発見しました。前蛹になる前後26日間について、さまざまなタイミングで幼虫に遺伝子を働かなくする薬剤を注射して調べると、前蛹になる約7時間前までに薬剤を注射した幼虫は、成虫になった時に、雌でも角が生えることがわかりました。 


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2019-05-02 : ヴォイニッチの科学書 : コメント : 0 :

京大、東洋一の大望遠鏡完成

2018年6月のこの資料で、京都大学などが建設中の口径3.8メートルの東アジア最大の光学望遠鏡に「せいめい」と名付けたことを紹介しましたが、それがついに完成しました。東アジア最大かつ望遠鏡全体を国内で製作した「純国産」望遠鏡です。


京大、東洋一の大望遠鏡完成 

せいめいの主鏡は18枚の鏡を組み合わせてできていますが、これは巨大望遠鏡において一枚鏡を作成することは非常に難易度が高いためで、せいめいは複数枚の鏡で大口径の望遠鏡を作製するに欠かせない技術を国内で確立する狙いもありました。この鏡の研磨精度は1マイクロメートル、1ミリメートルの1000分の1です。既存の機械では10マイクロメートル程度の精度しかなく、工作機械メーカーのナガセインテグレックスと協力して高精度の研磨装置の開発から着手しました。 

今後は本来の目的の天体観測に並行して、このような先端技術の、技術移転の拠点を建設することも考えられています。

京大、東洋一の大望遠鏡完成 


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2019-05-01 : うらがみ : コメント : 0 :
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会社員をしながら科学のコンテンツを作ってます。書籍とか、トークライブとか、セミナーとか、ネットラジオとか、Webコンテンツとか。
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