身体は使い古された機械ではない
30代や40代を迎えたある日、突然体力や気力の衰えを感じる人は少なくない。階段を数階上るだけで息が上がり、健康診断の数値に異常が見られ始めると、多くの人はそれを体力の消耗や臓器の「摩耗」のせいだと考えがちだ。使い込んだ自動車の部品が自然と劣化して故障するように、人間の身体も時間とともに古くなっていくという説明が長年広く受け入れられてきた。
しかし、トップ学術誌『Science』に掲載された最新の研究は、まったく新しい解釈を提示している。ロックフェラー大学の単一細胞ゲノミクス・集団動態研究室を率いる曹俊越（Junyue Cao）氏らの研究チームは、身体の老化とはあらかじめ組み込まれたプログラム（コード）が順番に実行されていくプロセスであり、生命の衰退や終着点は体内で整然と動作する分子プログラムによって主導されていると指摘した。
河北省の高校時代から2100万個の細胞探秘へ
曹俊越氏が老化のメカニズム解明を志したきっかけは、中国・河北省で過ごした高校時代に遡る。当時、祖父母の身体が日増しに弱まり、最終的に他界していく姿を目の当たりにしたことで、なぜ人間は老いるのかという疑問が心に植え付けられた。その後、北京大学に進学して研究を重ね、単一細胞ゲノミクス（single-cell genomics：個々の細胞レベルで全遺伝子の発現状態を読み取る技術）の最前線へと足を踏み入れた。
老化プログラムの動作原理を解明するため、チームは大規模な実験を敢行した。異なる月齢のマウス約50匹を対象に、14の主要臓器と5つのライフステージをカバーする詳細な追跡調査を実施。この5つのステージはマウスの3ヶ月齢から23ヶ月齢に及び、人間の20代（青春期）、30代（壮年期）、50代（中年期）、そして60代から75歳（高龄期）に相当する。
研究チームは2100万個におよぶ単一細胞のシークエンシングを行い、各細胞における2万個の遺伝子発現（gene expression：遺伝子が活性化しタンパク質の合成を指示するプロセス）の活性度を精密に測定した。2100万個の細胞データは超巨大な情報量であり、大都市の全住民の職務記録を一人残らず精査したことに匹敵する。データの中から、チームは536の主要な細胞タイプと、1828のサブタイプ（同一細胞群の中でより精細な役割分担を持つ細胞分類）を特定した。
図：ロックフェラー大学単一細胞ゲノミクス・集団動態研究室主任の曹俊越（Junyue Cao）氏。出典：Quanta Magazine / Karen Dias
老化の四重奏と突如訪れる跳躍（ジャンプ）
解析結果は予想外の事実を明らかにした。胚発生の過程と同様に、全細胞サブタイプの約4分の3は生涯を通じて安定を保ち、劇的な変化を起こすのは全体のわずか4分の1程度に過ぎない。 身体の衰退は無秩序な全盤崩壊ではなく、明確な段階的リズムをもって進行しているのである。
第1段階（マウスの3〜6ヶ月齢、人間の20代〜30代前半に相当）において、身体はすでに静かに老化プログラムを起動している。この時期、一部の脂肪細胞や筋肉細胞が急速に失われると同時に、脳内の再生能力を持つ未成熟な細胞2種類が減少を始める。外見上は若さの盛りに見えても、水面下の分子カウントダウンはすでに開始されているのだ。
第2段階（人間の30代〜40代に相当）に入ると、組織を維持する細胞が急激に枯渇する。腱細胞（tenocyte）、結腸平滑筋細胞、周細胞（pericyte：微小血管の外側を包み構造維持と栄養輸送を担う細胞）の数が著しく減少し、臓器の日々の修復効率が低下し始める。30歳を過ぎると傷の治りが遅くなったり、筋肉の回復が遅れたりするのは、まさにこの現象によって説明できる。
第3・第4段階（人間の40代後半〜50代以降に相当）に達すると、老化の特徴は細胞の枯渇から「特定細胞の大幅な増殖」へとシフトする。まず免疫細胞が第一波の増殖を主導し、続いて老化関連免疫細胞が大量に蓄積して全身性の慢性炎症を引き起こす。このような「細胞社会」の構造変化が、心臓病、関節炎、がんなどの生活習慣病・慢性疾患の発症率の上昇に直結している。
人間の生理データもこの法則を裏付けている。人間の血液タンパク質スペクトルは40代半ばと50代後半の2回、急激な跳躍（ステップ状の変化）を起こすことが知られており、これがマウス実験で見られた段階的変化と見事に符合する。曹俊越氏はこの変化を樹木の落葉に例えている。「秋の葉は毎日均等に落ちるのではなく、夏から秋への境目の約2週間、光のシグナルにトリガーされて一気に落葉する。哺乳類の老化も体内の特定シグナルによって駆動され、決まった節目で階段状に激しく変化するのだ」。
図：研究室で細胞サンプルを観察する曹俊越氏。出典：Quanta Magazine / Karen Dias
分子スイッチに刻まれたプリセットコード
もし老化がランダムに発生する物理的摩耗に過ぎないなら、細胞内部の遺伝子変化は無秩序かつランダムに分散するはずである。しかし研究チームは、エピゲノム（epigenome：DNAの塩基配列を変更せずに遺伝子のオン/オフを制御する分子標識システム）のレベルにおいて、老化過程で再現性をもって開放または閉鎖される28万箇所ものゲノム領域を発見した。
特定の年齢に達した際、活性化・不活性化されるのは常に全く同じゲノム領域であり、システムを解体するための制御スクリプトは生命の初期段階で既に書き上げられている。 この精密なスイッチングはマウスでも人間でも繰り返し観察された。つまり身体の老化とは、細胞社会の構成構造が再編成されるプロセスそのものなのだ。
図：計算プラットフォームを用いて大規模な単一細胞ゲノムデータを解析する研究者たち。出典：Quanta Magazine / Karen Dias
生物学的カウントダウンを書き換える可能性
老化が制御可能な分子プログラムであることが突き止められたことで、抗老化研究にまったく新しい介入のアプローチが拓かれた。老化が特定の遺伝コードと細胞の変異によって駆動されているならば、キーとなるスイッチを制御することで細胞社会を若返らせることができる可能性がある。研究チームはすでに最も損傷を受けやすい希少な細胞サブタイプを複数特定しており、老化変化を駆動する分子コードの解読に挑んでいる。
さらに、研究によって細胞の維持・再生能力はすでに30歳未満の段階で顕著に低下し始めることが明らかになった。老化によるダメージを効果的に遅らせるためには、介入のタイミングを中年期よりも大幅に前倒しし、若年期からアプローチする必要がある。老化は逆転不能な機械の錆びつきではない。体内の規律ある分子コードを解読しリプログラミングできれば、身体の細胞社会を若々しい状態に保つことは現実のものとなるはずだ。
参考リンク：
- Quanta Magazine
