基礎老化研究 46（3）; 11－13, 2022

【名誉会員寄稿】

私の老化研究歴
相垣 敏郎
東京都立大学 理学研究科

１．老化研究の始まり

命になり、メスの数が多いほど長命になった。雌雄が共ショウジョウバエは言わずと知れた遺伝学の好材料で存すると、交尾が起こるが、寿命への影響が雌雄で異なある。飼育が容易で世代時間が短く、同時に多数の個体ることから、交尾の影響は雌雄別々に論じるべきであろを扱えることは老化や寿命の研究にも適している。ショう。メスは交尾すると活発な産卵を行うことから、寿命ウジョウバエを使った遺伝学的研究に興味があり、東京の短縮は交尾のコストによるものと考えられた。一方、都立大学の遺伝学研究室に所属した。指導教員の大羽滋

オスの寿命については交尾の影響がどのように影響する教授から提案されたテーマが二つあった。一つは、自然のか不明である。そこで、異なる性的条件下でオスの行集団に存在するアイソザイムの変異維持機構に関する集動を観察してみた。その結果、雌が少ない環境では、オ団遺伝学的な研究、そしてもう一つがエイジングに関すスの行動が雌雄を問わず他個体に対して攻撃的になるこるものであった。先輩たちと議論をしていく中で、分子と、逆にメスが多い条件下では、オスの攻撃性が低下しレベルの変異維持機構については、大部分が突然変異とて大人しくなることがわかった。メスにおいては、交尾遺伝的浮動によるものという中立説で勝負がついているのコストに加えて、オスの攻撃性によるストレスが寿命そうであり、なかなか厳しそうな感じがした。一方、老短縮に寄与しているのではないかと考察した。この研究

化の研究は世の中でまだ始まったばかりの新しい分野でを修士２年のときに基礎老化研究会で発表した。私にあった。未熟な自分でも何かできそうな気がして、寿命とって初めての学会発表であった。その後も生殖機能にの研究をやることにした。手始めに研究室にあった十数関連した研究をしばらく続けることになる。

系統のショウジョウバエの寿命を測定してみると、系統ごとに異なっていた。繰り返しの実験で再現性があるこ

３．精液成分の生化学的研究とから、遺伝的にコントロールされていることが一目瞭博士２年で中退し、東京都老人総合研究所・生物学部然であった。しかし、寿命に差がある系統間の交配実験の助手として勤務した。小山内実部長の下で同じく昆虫によってわかったことは、多数の遺伝子が関わっているのカイコガを材料として研究を行った。カイコガにおいということであった。ゲノムワイドな多形マーカーなどても、交尾によってメスの寿命が短縮されることから、ない時代であり、寿命に関連する遺伝子を追究するのは種を超えて保存されたメカニズムの存在を示唆する。交不可能であった。そこで、マクロな視点で解析できそう

尾によって精子を含む精液がメスに移送される。精液中なテーマを考えてみた。ショウジョウバエのメスは生涯にはさまざまな物質が含まれており、交尾したメスの生にわたって多数の卵を産むので、生殖活動は寿命と関係理学的変化を引き起こす因子が含まれている可能性があしていそうな気がした。遺伝的に均一な系統を用いて生るが、昆虫の精液成分の性状について解明されたものは殖と寿命の関係を実験的に解析する実験を始めた。以下数少ない。私たちは精液中に存在する高いアルギナーゼにその研究結果とその後の展開を紹介する。

活性を手がかりにして、解糖系、TCA 回路、およびアミノ酸代謝に関わる酵素や基質が精液中に豊富に存在す

２．性的条件が寿命に及ぼす影響ることを突き止めた。そして、オス由来のこれらの物質一つの飼育瓶で雌雄共存させた場合と、雌雄を別々には交尾した雌の体内で代謝経路が活性化されることを明飼育した場合で寿命が大きく異なることがわかった。メ

らかにした。ショウジョウバエで交尾後のメスの行動変

スはメスのみで飼育した方が長命なのに対して、オスは化を研究していたチューリッヒ大学の P.S.Chen 教授とオスのみだと短命になった。メスとオスの割合を変えて共同研究を行い、ショウジョウバエにおいても同様にオ共存させると、メス、オスともにオスの数が多いほど短ス由来のアミノ酸が交尾後のメスで代謝されることを確認した。その機会に Chen 教授の下に留学する話がまと連絡先：相垣〒 192-0397

敏郎
東京都八王子南大沢 1-1TEL：042-677-2583

まった。
４．雄が雌の寿命をコントロールする分子メカニズム
交尾したメスは活発な産卵を開始すると共に、再交尾FAX：042-677-2559を拒否するようになる。主要な精漿成分は雄生殖器付属E-mail：aigaki-toshiro@tmu.ac.jp

腺で産生される。チューリッヒ大学の Chen 教授は、付－ 11 －属腺抽出物をメスに注射しても同じ反応が起こることをス法を高等真核生物に適用した最初の例である。ゲノム

見出し、交尾後行動を誘発する付属腺由来の活性物質を配列からアノテーションされた遺伝子は約 13600 個で性ペプチド（sex-peptide) と命名した。付属腺抽出物かあった。ゲノム配列がわかると、遺伝子クローニングら出発して性ペプチドを精製し、その一次構造を決定しに費やしていた時間は大幅に短縮される。しかし、配ようとしていた。しかし、ペプチドは修飾されたアミノ列がわかっても、遺伝子の機能を解明するには突然変酸残基を含んでいたため、部分的な配列しか得られてい異体が不可欠である。EMS（エチルメタンスルホン酸）なかった。ペプチドの構造と機能を証明するには、ペプ等の変異原を投与して、目的の表現型を示す変異体をスチド全長の配列を決める必要があった。私は 1987 年かクリーニングするのが一般的であるが、多大な時間と労ら２年間教授の下に留学して、ショウジョウバエの性ペ力を要する。ゲノム配列が決定されたことで、トランスプチドに関する研究を行った。私のミッションは、ペポゾンのランダムな挿入による変異体の作製が盛んに行

プチドの部分的アミノ酸配列を手がかりにして、全長われるようになった。トランスポゾンの配列は既知であcDNA をクローニングすることであった。チューリッるため、挿入位置をゲノム上に容易にマップできるからヒ大学にはショウジョウバエの遺伝学と分子生物学の先である。研究上の利便性を付加したさまざまなトランス端をいく研究者が集まっており、彼らから有益な助言をポゾンベクターがデザインされ、挿入変異体の作成に用もらいながら仕事を進めた。約半年ほどかけて性ペプチいられた。私がデザインしたのは、ゲノムの挿入位置にドをコードする全長 cDNA をクローニングすることに隣接する遺伝子を強制的に発現させることができるベク成功した。cDNA 配列から予測される性ペプチドは 36

ターである。GAL4 という酵母由来の転写因子のターゲッアミノ酸残基からなり、修飾を受けていた残基はいずれト配列（UAS）をトランスポゾン末端に配置したものでもプロリンをコードしていた。合計６個の被修飾残基はある。ゲノムに挿入されただけでは何も起こらないが、いずれもヒドロキシプロリンであり、この領域が交尾後GAL4 を発現する系統と交配することにより、その子世行動に関与していることがわかった。

代で GAL4 が発現する細胞において、トランスポゾンに性ペプチド遺伝子はオス生殖器付属腺で高発現してい隣接する遺伝子が強制的に発現される。それによって引るが、メスでは全く発現していなかった。私は、未交尾き起こされる表現型をスクリーニングするシステムであ雌で性ペプチドの発現を熱ショックで誘導できるようにる。しかし、私が始めた時点では、ゲノム配列は未完成

hsp-70 プロモーターにペプチド cDNA を繋いだ融合遺であったため、ゲノム上に即座にマップすることはでき伝子を作製し、トランスジェニックフライを作製した。

なかった。そこで、強制的に発現された遺伝子の cDNA未交尾のメスに熱ショックを与えたところ、交尾したメを増幅して、それらの配列を決定した。これは、ゲノムスと同様に活発な産卵を行い、再交尾を拒否するようにの遺伝子を迅速に検出できる技法であり、遺伝子探索シなった。この実験によって、性ペプチドが交尾行動を誘ステムと命名した。ゲノム配列の決定後にベクターの挿発する因子であることを決定的に証明することができ入位置をマップしたところ、大部分の挿入は遺伝子の転た。その時の感激は忘れられない。その後、別の実験で写開始点近傍で起こっており、研究者にとって大変都合も再び感激した。性ペプチド遺伝子の転写開始点を決めの良いトランスポゾンであることも判明した。このベクるための mRNA のダイレクトシークエンシングである。

ターの開発は JST のさきがけ研究により、またそれをプライマーエクステンション法とジデオキシヌクレオチ用いた大規模な挿入系統ライブラリーの作製は文科省のドシークエンシング法を組み合わせて，転写開始点までゲノム特定領域研究により支援を受けた。当初は研究室の RNA 配列を直接読み取る方法を試みたところ，一発で変異体ライブラリーを維持し、外部からのリクエストで成功した。5' 非翻訳領域の長さがわずか７塩基であり，に応えて分譲していたが、年間数千系統のリクエストが当時知られていたものでは世界最短であった。

あり、労力と費用の両面で難しくなった。というのは、性ペプチドに興味を持つ研究者が増えて、いろいろとFEDEX Japan が生き物を引き受けてくれないため、受新しいことがわかってきた。産卵の促進と再交尾の抑制

取人支払いができず、郵便（EMS）で発送せざるを得なだけでなく、免疫応答遺伝子の発現、食嗜好性の変化（炭かったのである。例外はオーストラリアの研究機関であっ水化物からタンパク質）、それに加えてなんと寿命の短た。研究用の材料がカスタムを通過できる特別な証明書

縮を引き起こすことも明らかになった。また、ペプチドを用意してくれた。その書類を FEDEX に見せると、あっの受容体も同定された。これらの研究には、私が作製しさり受け取ってもらえた。外来生物の侵入に対して厳したトランスジェニックフライが使われている。大学院時い国であるため、研究者が研究用材料を確実に入手する代に研究した交尾によるメスの寿命短縮現象の分子メカためのプロトコルが確立されているのであろう。幸運なニズムに意外と早くたどり着いていた。この機構は、メ

ことに、ちょうどその頃、国のバイオリソースプロジェスを独占しようとするオス同士の競争によって進化するクトが始まった。ショウジョウバエは京都のストックセと考えられている。

ンターが拠点となったので、変異体ライブラリーを寄託した。センターで維持管理された系統は、国内外の多く５．ゲノム時代の研究者に利用されている。重要な研究リソースを開発

ショウジョウバエのゲノム配列が決定されたのはし、コミュニティに貢献できたことは大きな喜びである。

2000 年３月である。全ゲノムショットガンシークエン－ 12 －

８．疾患遺伝子バリアントの研究

６．寿命延長遺伝子の探索
遺伝子探索システムを構想した時から、この方法を最近、興味を持っているのは疾患遺伝子のバリアントに使って寿命延長効果をもつ遺伝子を見つけようと考えて関する研究である。疾患に関連するヒト遺伝子のホモログいた。強制発現を誘導する GAL4 系統として、温度にをハエで解析するのは特に目新しいものではない。近年のよって発現を調節できるもの（hsp70-GAL4）を用いた。

新しい要素は、例数が少ない疾患のゲノム解析から次々ベクター挿入系統と交配して、次世代の発生段階は常温に見出されている新しいバリアントである。私は進化的保（25℃）で飼育し、成体になった後は飼育温度を 30℃に存性の高い代謝酵素のバリアントに注目している。ショウ

シフトし、寿命を測定する。コントロールに比べて長寿ジョウバエの代謝酵素は古くから知られているものが多い

命であれば、強制発現された遺伝子には寿命延長効果がが、遺伝学的な解析はほとんど行われていない。代謝酵あるといえる。約 600 系統をスクリーニングにしたとこ

素の変異の影響はメタボローム解析で定量的な表現型とろ、10 数個の遺伝子が強制発現によって寿命延長効果して解析できることも利点である。CRISPR/Cas9 システを示した。これらのうちの多くがストレス応答に関わるムによるゲノム編集技術や GAL4-UAS システムによる強ものであった。その中で、チオレドキシンと POSH 遺制発現などの技法を使って、ヒト遺伝子のバリアントまた伝子について、機能喪失変異体を作製し、詳細な遺伝子はハエホモログでバリアントを作成し、その機能解析を行機能の解析を行なった。

うのである。現時点では希少疾患で見つかったバリアント

ショウジョウバエが短寿命と言えども、寿命の測定がを解析の対象にしているが、ヒトの寿命やフレイルに関わ終わるまでには１ヶ月ほどかかる。そこで、インスリンる可能性のある代謝酵素のバリアントが見つかれば、ぜひシグナル経路の変異体で体のサイズが小さくなるものショウジョウバエで検証したいと考えている。

は、寿命が長くなることに注目した。約 750 系統をスクリーニングし、強制発現によってサイズが小さくなるも９．Zoom meeting は楽しいのとして、13 個の遺伝子を同定した。その中で、イン1993 年に HFSP（ヒューマンフロンティアサイエンスプ

スリンシグナルに関わることが予想された二つの遺伝子ログラム ）研究グラントが採択された。ショウジョウバエ

wdb ）について、強制発現して寿命をみたところ、（lkb1 、性ペプチドの研究成果をベースにした提案で、メンバーは共に有意な寿命延長効果を示した。その他、mRNA のスイス、アメリカ、ドイツ、イギリス、日本の研究者で構翻訳調節に関わる Larp4B 遺伝子も強制発現によって体成された。HFSP 終了後もこのメンバーを中心にして定期のサイズが小さくなり、寿命を延長することを見出した。

的にミーティングを開いてきた。採択時からほぼ 30 年に興味深いことに Larp4B の強制発現は Myc 遺伝子の発なり、当初からのメンバーは数名になってしまったが、新現を抑制することがわかった。詳細なメカニズムは不明

しいメンバーを加えて現在も続いている。コロナ禍で対面であるが、タンパク質合成の低下が寿命延長に関わってのミーティングができないため、昨年から Zoom を使っているかもしれない。

２ヶ月に１回程度でセミナーを開いている。フライトの疲れもなく、自宅から気軽に国際的なミーティングに参加で７．厳しい批判もあるきるのは快適である。アメリカとヨーロッパからの参加者

この実験系には我ながら自信を持っていたのだが、厳が多いので、時間帯はアメリカ東海岸のお昼、ヨーロッパしい批判をいただいたこともある。それは 1998 年４月、の夕方、必然的に日本は深夜になってしまうが、それほどCold Spring Harbor Laboratory で開催されたエイジン苦にならない。眠い時には寝れば良い。今のところセミナー

グの集会でのことである。ショウジョウバエを使っていの楽しさの方が勝っている。

る研究者も多数参加していて、楽しい時間を過ごしていたのだが、突然目の前に現れた人物が私に対して、「お前の実験系は全く無意味だ。老化の研究に全くなっていない」と怒りをぶちまけるように厳しく批判されたのである。私には何が問題なのかよく理解できなかった。このちょっとした騒動に気がついて何人かが集まってきて、その中に超有名な Seymour Benzer 博士の姿があった。博士は私に「気にするな、大丈夫だ。あいつは変なやつだ」と励ましの言葉をいただいた。実は、国内でも似たような批判を受けたことがある。もちろんもっと穏やかな表現であったが、お二人とも自然集団を相手にしている研究者ということが共通していた。自然界では起こり得ない状況を無理やり作り出している技法に違和感を感じたようだ。

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名誉会員授与式にて、写真左から三浦ゆり編集理事、石神昭人理事長、樋口京一名誉会員、著者、海野けい子名誉会員