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ファビピラビルは、RNA依存性RNAポリメラーゼを選択的に阻害する抗ウイルス薬である。インフルエンザウイルスに対して開発されたが、エボラ出血熱やCOVID-19等の様々なRNAウイルス感染症への有効性が示唆されている。ウイルスRNAポリメラーゼに取り込まれることでRNA鎖の伸長を阻害し、ウイルスの複製を抑制する。広域スペクトルの抗ウイルス活性を持つ一方、催奇形性の懸念から妊婦への投与は禁忌とされている。日本ではアビガンとして承認されており、新型または再興感染症に対する備蓄薬としての役割も担っている。
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本ブログ記事は、植物の遺伝子機能解析におけるアプローチを解説しています。特に、特定の遺伝子の働きを理解するため、「遺伝子の働きを抑える」方法（RNAiなど）に加え、「遺伝子を過剰に発現させる」手法に焦点を当てています。
この「遺伝子過剰発現」を効率的に実現する鍵となるのが、カリフラワーモザイクウィルス(CaMV)由来の「35Sプロモータ」です。任意の遺伝子の前にこのプロモータを付与して組み込むことで、その遺伝子の発現量を劇的に増加させることが可能になります。
記事は、ウイルスが持つ有用な特性が、遺伝子研究において重要なツールとして活用されている実例を、専門的に、しかし分かりやすく解説しています。
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この記事では、植物の生理現象を理解する上でアサガオが優れたモデル生物であることを解説しています。アサガオは、成長が早く、様々な変異体があり、遺伝子情報も豊富であるため、遺伝学、発生学、生理学などの研究に適しています。具体的には、短日植物であるアサガオを使って、花成ホルモン「フロリゲン」の研究が行われ、フロリゲンの存在が証明されました。また、アサガオの様々な色の花は、色素の生合成経路の研究に役立ち、遺伝子の変異による表現型の変化を学ぶことができます。さらに、アサガオはつる植物であり、植物の成長や運動のメカニズムを研究するのにも適しています。このように、アサガオは、植物科学の様々な分野の研究に貢献している重要な植物です。
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mRNAワクチンの開発で急速に進化した脂質ナノ粒子(LNP)技術は、RNA干渉(RNAi)を利用した治療薬の発展にも大きく貢献すると筆者は述べる。RNAiとは、特定の短いRNA(siRNA)が標的となるmRNAに結合し、タンパク質合成前にこれを切断・無効化する現象である。記事では、不要なUSBメモリを特定のシールで無効化する分かりやすい例えでRNAiのメカニズムを解説。癌細胞の増殖抑制やウイルス感染症の治療など、多岐にわたる疾患への応用可能性を示唆する。コロナ禍におけるmRNAワクチン開発の飛躍が、この画期的なRNAi治療薬の実用化を加速させると展望している。
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コロナウイルスは一本鎖+鎖RNAウイルスで、宿主細胞に侵入すると自身のRNAをmRNAとして利用し、リボソームでウイルスのタンパク質を合成させる。同時に複製用のRNAも作成し、ウイルス自身を大量に複製する。この過程で宿主細胞のDNAの複製やタンパク質合成は停止させられる。免疫は、このウイルス侵入への防御機構である。自然免疫は侵入したウイルスを直接攻撃し排除する初期防御で、獲得免疫は特定のウイルスを記憶し、再感染時に迅速に排除する高度な防御システムとなる。ウイルスは細胞表面の受容体に結合することで細胞内に侵入する。
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コロナウイルスはコロナウイルス科に属する一本鎖プラス鎖RNAウイルス(ssRNA(+))です。RNAウイルスはDNAウイルスに比べ変異しやすく、さらに一本鎖であるため複製ミスが修復されず、変異が助長されます。コロナウイルスは既知のRNAウイルスの中で最大級のため、変異しやすい性質を持ちます。ssRNA(+)は、RNAを直接mRNAとして利用できるため、宿主細胞内で速やかにタンパク質合成を開始できます。コロナという名前の由来は、ウイルスの表面にある突起が王冠(コロナ)のように見えることにちなんでいます。
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内在性レトロウイルスは、古代のレトロウイルス感染によって宿主ゲノムに組み込まれたウイルス配列である。ヒトゲノムの約8%を占め、通常は不活性化されているが、一部は遺伝子発現に関与し、胎盤形成に必要なシンシチンなどのタンパク質をコードする。シンシチンは細胞融合を促進し、胎児と母体の栄養交換を可能にする合胞体栄養膜の形成に寄与する。 これらのウイルス由来遺伝子は進化的に保存されており、哺乳類の胎盤進化に重要な役割を果たしたと考えられている。一方で、内在性レトロウイルスの活性化は、自己免疫疾患やがんなどの病態に関与する可能性も示唆されている。