東京大学大学院理学系研究科の研究グループは、慶應義塾大学先端生命科学研究所および国立遺伝学研究所らと共同で、生物として非常に高い耐性を持つことで知られる極小生物「クマムシ」のゲノムを解析し、ヒト培養細胞にその一部遺伝子を組み込むことで、哺乳類が高い放射線耐性を獲得できる可能性があることを発見した。

クマムシは1mm未満の微少な緩歩動物。陸生クマムシの多くは水分がなくなると、完全に脱水した乾眠状態に移行し、生命活動を停止するが、水分を得るとすぐに生命活動を再開する。この乾眠状態では超低温・高温・真空・高い放射線量に耐えることができ、放射線については通常の状態でも人の半致死量の約1,000倍の放射線照射(4,000Gy)に耐えられる。

これまでこうした高い耐性能力を支える分子メカニズムは解明されていなかったが、同研究グループはクマムシの中でも特に強い耐性を持つ「ヨコヅナクマムシ」のゲノム配列を高精度で決定。この遺伝子レパートリーをほかの動物種と詳細に比較した結果、酸化ストレスへの抵抗性を高める特徴を持っていることが分かった。

同研究グループは、クマムシの個体から「Dsup(Damage Suppressor)」と名付けたほかの生物にない新規タンパク質を発見。Dsupが核DNAの近傍に局在し、ヒト培養細胞に導入しても同じくDNA近傍に局在することから、Dsupを導入したヒト培養細胞で放射線照射を実施した。

放射線は生物のDNAを切断してしまうことで知られるが、Dsup導入ヒト培養細胞にX線を照射してDNA切断量を調べたところ、未導入の細胞と比べて切断量が約半分に低下。放射線には活性酸素を発生させて間接的に生体障害を引き起こす作用もあるが、Dsupは活性酸素による攻撃からもDNAを保護することが分かり、DsupがDNAと会合することで物理的なシールドとしてDNAを保護していると推察されるという。

本結果はクマムシの遺伝子を哺乳類に導入することで細胞の放射線耐性を向上させることを示す初めての例となり、今後はクマムシの持つ耐性能力の分子基盤の解明に貢献するとともに、将来的にはほかの動物にもさまざまな耐性能力を付与する新規技術の開拓に繋がることが期待される。