受信トレイが迷惑メールであふれることが、どれほど煩わしいかは誰もが知っています。幸い、最近のメールサービスには迷惑メールを寄せ付けないフィルターが備わっています。その結果、迷惑メールフォルダーには、読まれることのないメールがたまりがちです。
しかし時には、大切なメールがフィルターに引っかかり、不当に無視されてしまうことがあります。
ヒトゲノムは、絶え間なくメールを送り続けるサーバーのように考えることができます。メッセージの長さは平均して2,000文字で、この「文字」はさまざまな種類の 塩基からなり、その一部は RNAの形でパッケージ化されています。
約20年前までは、 RNAの一種であるマイクロRNA、またはmiRNAは、わずか18～25文字と非常に短いことから、生物学的機能を持たないゲノムの迷惑メールだと考えられていました。しかし現在では、これらのmiRNAは迷惑メールではなく、DNAのほかの部分の働きを調節するうえで非常に重要な役割を担っていることが分かっています。
セントラルドグマ
1953年に米国の生物学者ジェームズ・ワトソンと英国の物理学者フランシス・クリックが発見した DNAの構造 は、科学史上、最も重要な発見の一つです。
この発見をきっかけに分子生物学という分野が生まれました。そこから、「セントラルドグマ」が導かれました。これは、遺伝情報はDNAのコードとして保存され、その後RNAメッセージ（mRNA）に変換されるという考え方です。
次に、タンパク質を作る小さな工場であるリボソームがmRNAを読み取ります。メッセージを解読してタンパク質を作り出すのです。タンパク質は生物学的な働きを担う主要な存在です。こうした活動はすべて細胞内で絶えず起きており、その始まりはゲノムにあります。
細胞内におけるタンパク質をコードする遺伝子と、コードしない遺伝子の発達
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ゲノムには、約20,000個の遺伝子という形で、細胞が機能するために必要なすべての指示が含まれています。しかし驚くべきことに、これらの遺伝子がゲノム全体に占める割合は 約2％ にすぎません。では、残る98％のDNAは実際に何をしているのでしょうか。
迷惑メールフィルターを見直す
生物学者にとって、迷惑メールフォルダーに紛れ込み、見過ごされていた重要なメールとはmiRNAでした。最初の機能性miRNAであるlin-4が正式に発見されたのは1993年のことです。科学者たちは線虫Caenorhabditis elegansの発生を調べ、lin-4がlin-14遺伝子の タンパク質合成を阻害する ことを発見しました。
その後、miRNAはmRNAに物理的に結合し、タンパク質の生成を止められることが分かりました。つまり、遺伝子の働きを効果的に抑制するのです。この発見は、タンパク質をコードするRNAをmiRNAが負に調節することを示す初めての証拠でした。
つまり、「迷惑メール」と見なされていたゲノムの98％にも、結局は機能があるのかもしれません。
2番目のmiRNA が発見されたのは、そこからさらに7年後でした。しかしそれ以降、ヒトのmiRNAは 1,800種類を超えて 見つかっています。現在では、miRNAが代謝、発生、免疫系など、細胞が生きていくうえで不可欠な多くの遺伝子やプロセスを制御することが分かっています。
20年前には、体内で起きることを左右する最も重要な役者は遺伝子とタンパク質だと考えられていました。しかし今では、miRNAは分子生物学という舞台でさまざまな遺伝子の糸を引く、操り人形師として認識されています。
miRNAとがん
miRNAの有望な応用の一つは、がんの バイオマーカー および治療薬としての可能性です。
2002年の研究では、2種類のmiRNAが 慢性リンパ性白血病の68％で欠失していることが分かりました。がんでは、腫瘍抑制遺伝子が存在するゲノムの一部を戦略的に抑え込むことがよくあります。興味深いことに、研究者たちは、こうした領域にmiRNAがコードされていることが多いと発見し、 miRNAとがんとの強い関連性を見いだしました。
miRNAの興味深い点の一つは、ヒトゲノム内の遺伝子の60％を制御することです。その秘密は、miRNAが多くの相手と結合できる性質にあります。一つのmiRNAが複数のmRNAに結合し、その発現を抑制できます。このことは、がんに関与する複数の遺伝子を標的とし、複数の経路に影響を及ぼせるmiRNAベースの薬が、がん治療の将来を担う可能性を示唆しています。これは「1つの薬で1つの標的」というアプローチからの転換です。
がんに対するmiRNAの治療利用はまだ初期段階ですが、大きな可能性があります。主な課題の一つは、副作用を伴わずに安定するmiRNAを作ることです。
これまでにいくつかの成功例があります。特に注目すべきものは2つです。 MRX34はmiR-34を基盤とする肝がん治療薬で、がん細胞の増殖を止めることが示されています。現在、初期段階の臨床試験が進められています。
また、肝臓を標的とする Miravirsenもあります。miR-122を基盤としており、中期段階の臨床試験で肝がん患者に対して大きな成功を示しています。
研究者たちが、機能的で効果的ながん向けmiRNAベース治療薬の開発競争に加わるなか、科学界におけるmiRNAへの関心はここ数年で飛躍的に高まっています。
miRNAは決して迷惑メールではありません。ほかのメッセージの行き先を変え、ある活動を進める一方で、別の活動を完全に停止させる指令なのです。そして生物学者たちはフィルターを更新した今、miRNAがいかに強力かを理解し始めています。
この記事は、 The Conversationとの共同制作で公開されています。 原文をお読みください。
本記事の公開は、世界経済フォーラムが見解を支持することを意味するものではありません。
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著者：Pamela Ajuyahはシドニー工科大学の分子生物学博士課程の学生です。Nham Tranはシドニー工科大学の研究室長です。
画像：米国国立ヒトゲノム研究所がロイターに提供した、日付不詳のイラストに描かれたDNA二重らせん。REUTERS／National Human Genome Research Institute／配布資料
