【大学研究室Vol.29】生命の神秘を解明する基礎研究。オートファジーのメカニズムを探究する果てしない“旅”に、取り組み続ける

細胞内リサイクルのメカニズムに迫る

「命とは何か？」「なぜ睡眠が必要なのか？」──人を惹きつけてやまない単純な疑問ほど、解明が難しいものだ。

東京工業大学生命理工学院の中戸川仁准教授も、問いそのものは至って素朴だが解明が困難な謎に取りつかれた研究者の一人。「生物はなぜ生きているのか」という、極めてシンプルな疑問を解き明かすために、日夜奮闘を続けている。

「人間や動物の身体は分子や原子で形成されていますが、その辺に転がっている石も分子や原子でできています。にもかかわらず、なぜ生物だけが活動できるのか。生命の根源に迫り、生物が生きている理由を明らかにすることが私の願いです」

そう話す中戸川准教授は、今最も注目を集めているといっても過言ではない「オートファジー（自食作用）」の分野で、世界の最先端を走っている。オートファジーは、２０１６年に大隅良典氏がノーベル生理学・医学賞を受賞したことで一躍脚光を浴び、中戸川准教授はその大隅氏の教え子に当たる人物だ。「人体を形成する細胞の中では様々なものがつくられ機能していますが、生命活動の維持には、それらを時には分解して利用することも重要です。オートファジーはその役割を担う分解システムで、たんぱく質や核酸などの生体高分子から細胞小器官まで、多くの細胞内成分を〝オートファゴソーム〞と呼ばれる脂質の膜で包み込み、分解専門の細胞小器官に運び入れ分解しています。例えば、細胞が飢餓状態に陥った時、自らの一部を膜で包んでアミノ酸などに分解し、必要なたんぱく質につくり替えます。体内には、細胞が自身の中身をリサイクルして生き長らえるための驚異的な仕組みが構築されているのです」

ひとくちにオートファジーといっても、研究者ごとに興味の対象となる領域は異なる。中戸川准教授はオートファジーのプロセスの中で、「オートファゴソームの膜をつくり出しているものは何か」「オートファゴソームが損傷したミトコンドリアなどの特定のものを、どうやって選択して〝食べて〞いるのか」という部分にフォーカスした研究を積み重ねている。実験では「出芽酵母」というモデル生物を用いてオートファジーを支える分子メカニズムの解明に取り組んでいるが、「本当に知りたいことはほとんど何も解明できていないといってもいい段階です」と、中戸川准教授は謙遜する。

「例えば、オートファゴソームの材料はどこからやって来るのか。世界中の研究者が様々なモデルを提唱していますが、確たることはまだ誰にもわかっていません。そのレベルのことですら明らかになっておらず、状況は混沌としていますが、先の見えない暗闇の中を手探りで開拓していくことこそが、研究の醍醐味です」

しかし、中戸川准教授の研究室では最近、細胞内の〝あるもの〞がオートファゴソームの膜の供給源になっている可能性を示唆する実験結果を得た。近いうちに論文で発表する予定だ。「発表したからといって、世界が受け入れてくれるかどうかわかりませんし、誤っている可能性も考えられます。遅々とした歩みでも、一歩ずつ着実に進み、生物が生きている理由に迫っていきたいですね」