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ヘルペスウイルスがどのようなやり方で感染細胞のゲノムに自分のゲノムを組み込むのでしょうか?更新2024.2.6

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ヘルペスウイルスがどのようなやり方で感染細胞のゲノムに自分のゲノムを組み込むのでしょうか?遺伝子を組み込んだと塩基の組換えをやってDNAの配列を変えて先天的なかつ後天的な遺伝子病を生み出しその果てに癌まで作ってしまうのでしょうか?

遺伝子組換えはherpesウイルスやバクテリアファージやプラスミドだけの特権ではないのです。人間は人間と同じ遺伝子を持って進化した農作物の遺伝子を意図的に生産性を高めるだけでなく人間の食生活に都合のいいように組み換えています。ただherpesによる遺伝子組換えとの違いは人に感染したヘルペスウイルスは免疫が落ちたチャンスに乗じてそれこそ自由自在に気まぐれにあらゆる感染細胞のゲノムに入り込んでアットランダムに人間の進化した完璧な遺伝子を突然変異させてあらゆる遺伝子の組換えを行って癌を始め、あらゆる病気作りの天才ウイルスである点です。


例えば遺伝子を遺伝子工学を利用して人為的組換えで作られる農作物や食品除草剤耐性ダイズや害虫抵抗性トウモロコシなどの遺伝子組換え農作物は、1996 年から商業栽培がはじまり、2013 年で、世界では、日本の国土の約 4.6 倍の面積にあたる 1 億 7,520 万ヘクタールもの圃場(ほじょう)で栽培されています。圃場(ほじょう)とは、農産物を育てる場所のことです。田、畑、果樹園、牧草地などの言葉ではそれぞれで育てられている農産物が限定されますが、圃場ならどの作物にも使えます。この圃場(ほじょう)で作られるこれらの遺伝子組換え農作物は、日本にも年間 1,500 万 t(ト ン)くらい輸入されており、私たちの食生活を支えています。

遺伝子を組み替えられた農作物の細胞と遺伝子を毎日大量食べています。動物や植物の体は多くの細胞からできています。その細胞には核があり、その中に「染色体」があります。染色体は「DNA(デオキシリボ核酸)」が連なったもので、そこに生物の蛋白を作るための設計図に当たる遺伝子が書き込まれています。食物を食べるということは沢山の DNAを食べることであり、同時に遺伝子も食べています。DNA は消化されてバラバラになり、遺伝子の働きはなくなります。細胞とは生物を構成する単位であり、単細胞生物は 1 つの細胞で生物として機能し、多細胞生物はそれぞれ役割分担された細胞の集合体として生物として成立しています。染色体とはDNA が長く連なったものが折り畳まれて細胞の核に収納されています。


染色体と言う名前は色素でよく染色できることから名付けられました。細胞分裂に伴いコピーが作られて各細胞に 1 セット23本の染色体が存在します。遺伝子は染色体上にあります。DNAとは遺伝子の本体となる核酸の一種で、アデニン(A)、チミン(T)、シトシン(C)、グアニン(G)の4種類があります。遺伝 子とは生物の形や特徴を決めているもので体が成長して細胞が増える時に新しい細胞に又親から子へ受け継がれます。A,T,G,C の並び方でアミノ酸が決まりタンパク質となって、様々な働きをします。

品種改良と遺伝子組換え技術によって作られた 野菜や果物を私たちは毎日食べています。お米もいろいろな銘柄がありますが、これらは全て人間が作り出したものです。品種改良前のもとの植物を原種といいます。原種から出発して、病気に強くてたくさん収穫でき、さらに美味しいなど、人間の都合に合わせて品種改良されたものです。品種改良は 、 交配によって個別の品種が持っている良い性質を併せ持つように改良してきました(上図)。 交配とは片方の親の花粉を他方の親の柱頭につけることで、雑種を作る方法です。 雑種とは遺伝的に異なる個体間の交雑や交配によって生じた個体。同種内の雑種なら生殖能力はあるが、異種間の雑種では生殖能力がないか著しく低下するのが一般的。また、放射線や化学薬品で突然変異を起こして、いろいろ変化したものから、目的とする特性を持つ品種を選ぶこともあります。作物や生物は、遺伝子の組合せが変化したり、その働き具合が変わることで様々な性質を示します。品種改良によって新しい品種ができるのは、持っている遺伝子の組合せが変わったり、または、それぞれの遺伝子の働きが変化したことによります。新しい品種改良の方法には、DNAマーカー育種や遺伝子組換え技術があります。


DNAマーカーとは何でしょうか?個体間の違いを調べることができる、特定のDNAの配列をいいます。DNAマーカーは、遺伝子マーカーや遺伝マーカーと呼ばれることがあります。遺伝情報を伝えるDNA配列は、同じ種の生物間ではその大半が一致します。例えば、人間という種のDNAは30億もの塩基配列から成り立っており、99.7%のパターンは同じです。そのため、DNA鑑定で個人を識別するのに、すべてのDNA配列を調べるのは相当な労力が必要になるので必要な遺伝子の配列を調べる時にはDNAマーカーを用います。つまり特定の遺伝子の領域を調べることで、効率的に個人識別や肉親関係の有無を調べられます。育種はこれらの新しい技術により、これまで達成できなかった新しい品種が作り出されています。 マーカー育種とは目的の性質と密接に関連している DNA マーカー(ゲノム上の特定の DNA の並び)を目印にして選抜する方法。多くの形質は栽培条件などで変化しますが、DNA マーカーは環境の影響を受けないので目的の形質を効率的に選抜できます。一例として、美味しい品種の育成では、多くの系統を栽培・収穫した後に食味試験をしますが、DNA マーカーを用いることで、食べる前に、ある程度美味しい品種を絞り込めます。もちろん、最後は食べて確認します。 育種とは何でしょうか?育種とは生物のもつ遺伝的形質を利用して、新たに人間に有用な特性をもつ動植物をつくりだし、育成かつ増殖を図ることをいう。品種改良と同義にも用いられます。それでも遺伝子組換え技術を利用した場合、様々な安全性評価が義務づけられて、慎重に取り扱うことになっています。突然変異は自然界でも生じますが放射線の照射や突然変異誘発剤の処理で人為的に高頻度に変異を起こし、目的に適した有用なものを選別する方法もあります。


遺伝子組換え技術を用いて他品種または他の生物の持っている遺伝子を改良したい作物に直接導入する方法もあります。遺伝子は塩基 A,T,G,C の並び方で決まりますが、微生物から人間まで全ての生物で共通なため、品種改良に全ての生物の遺伝子が利用でき、品種改良の可能性が大きく広がります。さらに、もとの品種の持っている性質を損なわずに新しい特性を導入できる特徴バクテリオファージとherpesウイルスとは遺伝子に入り込んで遺伝子を変えてしまう点が非常によく似ている上にバクテリア(細菌)に感染するウイルスであるバクテリアファージのほうがはるかにherpesよりも研究し尽くされているので勉強しておくとherpesの細胞の遺伝子の組み込みや組み換えも理解し易くなります。

バクテリオファージとは何でしょうか?このバクテリオファージとは細菌を食べるウイルであり、地球上には1030個以上存在しています。このバクテリオファージは、細菌や古細菌に感染して複製するウイルスで、ファージとも呼ばれます。古細菌バクテリオファージの語義は,バクテリア(細菌)を食べる(ギリシア語のphagein)から生まれました。ファージの基本構造は、タンパク質の外殻と遺伝情報を担う核酸 から成り立っています。バクテリオファージは2つの溶菌サイクルと溶原サイクルに分けることができます。溶菌サイクルでは、溶菌性ファージ(ビルレントファージとか lytic ファージ)はまず細菌の中に遺伝子だけを注入します。注入された遺伝子は細菌の機能を利用して、新しいバクテリオファージの遺伝子を作ります。バクテリオファージの遺伝子からタンパク質が合成され、それを自らの構成成分に使います。最後にバクテリオファージは細菌を溶かして外に出ていきます。もう一つは、溶原サイクルにおける溶原性ファージ(テンペレートファージ)というものです。溶原性ファージは細菌ゲノムの中に組み込まれてプロファージ化と言う形をとる時期である溶原サイクルと増殖して細菌を殺す溶菌サイクルがあります。このようにテンペレートファージはまず細菌の中に遺伝子を注入して、溶原性ファージの遺伝子は細菌の遺伝子の中に組み込まれます。これは正にヘルペスウイルスが自分のゲノムを細胞のゲノムに遺伝子を注入するのとそっくりです。そしてファージ由来の遺伝子は細菌の子孫にも受け継がれます。しかし、免疫が落ちたり紫外線を浴び過ぎるといった外部からの刺激が免疫を抑制すると、溶原性ファージの遺伝子をもとに娘ファージが複製されます。そうなると、溶原性ファージは溶菌性ファージと同様に、最後には細菌を溶かして外に出ていくのです。

バクテリアファージが細菌の核の遺伝子に組み込まれ自分の遺伝子を複製してアファージが増えていくプロセス

上図の①から④までの絵図は極めて不親切な図ですがherpesが感染した細胞にランダムに組み込まれたファージ自身の遺伝子が複製されてファージ自身の粒子が増えていくイメージはつかめるでしょう。同じようherpesウイルスも感染細胞の遺伝子に自分のゲノムを組み込んで感染遺伝子の塩基の並びを組み変えて不特定の遺伝子を突然変異を起こしてあらゆる原因不明の遺伝子病を起こしているのです。癌もヘルペスによる遺伝子病なのです。

バクテリアファージが細菌に感染して核の遺伝子で自分のDNA増やしていくプロセス


溶菌性ファージを製品原料に使う理由は?ロシアやアメリカで現在販売されている製品で用いられているバクテリオファージは前者の「溶菌性ファージ」というタイプです。なぜなら溶原性ファージの一部は、感染した細菌の遺伝子を取り込み、他の細菌に伝播する性質を持っているからです。もし毒素をコードする遺伝子が伝播されると非病原性の細菌が病原性細菌に変化する危険があります。一方、溶菌性ファージの場合、溶原性ファージのように感染した細菌の遺伝子を取り込むことはありません。そのため、前者の「溶菌性ファージ」というタイプのみが製品原料として利用されています。テンペレートファージは役に立たない?まだ実用化はされていませんが、溶原性ファージを利用した治療法についての研究もなされています。もしかすると近い将来に、これまで製品原料としては見向きもされなかった溶原性ファージが利用される日も来るかもしれません。違いその2.毒性・病原性のあるゲノムが含まれていないことバクテリオファージの中には毒素をコードする遺伝子を持っているものもいます。そういったバクテリオファージは製品原料として使用することはできません。毒性があるかどうかはDNA解析をすることで調べることができます。違いその3.悪玉菌のみに作用することバクテリオファージの中には乳酸菌などの善玉菌に感染してしまうものもいます。そのため、バクテリオファージを製品に加える際には、人間にとって好ましくない細菌のみを攻撃するバクテリオファージかどうかのチェックが必ず行われています。また、乳酸菌を利用して醤油やヨーグルトを生産している工場は、乳酸菌に感染するバクテリオファージを工場に入れないように細心の注意を払っています。

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