人間の腸は、細胞が3〜5日ごとに完全に入れ替わるという興味深い特性を持っています。この現象によって、腸の内壁は食物による消化管へのダメージに対して耐えることができます。腸内の他の種類の細胞を生み出す腸管幹細胞がこの迅速な入れ替わりを担当していることが、最近の研究で明らかになりました。
最新の研究によれば、これらの腸管幹細胞は食事によって大きく影響を受け、健康な状態を維持するだけでなく、がん化を促進する可能性もあることがわかっています。MITのアイゼン・アンド・チャン・キャリア開発准教授であるオメル・イルマズ博士は、「断食やカロリー制限などの低カロリー食は、抗老化効果や抗腫瘍効果があります。一方、肥満を引き起こす食事は、がんやその他の老化関連疾患のリスクを高める可能性があります」と述べています。
過去10年間、イルマズ博士はさまざまな食事や環境条件が腸管幹細胞に及ぼす影響を研究し、これらの要因ががんや他の病気のリスクをどのように高めるかを明らかにしてきました。この研究は、食事介入や特定の食事の有益な効果を模倣する薬物によって、消化管の健康を改善するための新たな手法を開発する上で有益な情報となる可能性があります。
イルマズ博士はMITのコッホ統合がん研究所のメンバーでもあり、彼は「我々の発見は、絶食介入や絶食の効果を模倣する低分子が、腸の再生を改善する役割を果たす可能性を示唆しています」と述べています。今後、この研究に基づいて、消化管の健康を向上させるための新たな方法や、絶食効果を模倣する低分子を活用した治療法の開発が進められることが期待されます。
臨床的アプローチ
イルマズ博士は、医学と病気に対する関心は幼い頃から芽生えました。彼の父親が内科医だったため、イルマズ医師は放課後に父親の診療所で多くの時間を過ごす機会がありました。
「薬や病気の治療について非常に興味を持っていました。父は私に多くの質問をしましたが、私が答えを知らないことも多かったです。しかし、父は私に質問への答えを見つけるように促してくれました。そのおかげで、私は生物学に興味を持ち、医者になりたいと思うようになりました」とイルマズ博士は述べています。
医学の道に進むため、イルマズ博士はミシガン大学の学士課程と医学博士課程を合わせた8年間のプログラムに応募し、合格しました。学士課程では、医学部への出願に悩むことなく、自分の興味のある分野を自由に追求することができました。彼は生化学と物理学を専攻し、タンパク質の折りたたみについての研究を行いました。
医学部1年生の時、研究に対する思いが再燃し、イルマズ博士はミシガン大学のMD/PhDプログラムに応募することを決めました。博士課程の研究では、造血幹細胞を探求し、骨髄からより簡単に分離できる新しいマーカーを同定しました。
「私は幹細胞がどのように特定の状態を維持しているのか、微小環境からのシグナルと内部プログラムの違いに興味を持っています。したがって、これは非常に重要な課題でした」とイルマズ博士は述べています。
博士号と医学博士号を取得した後、イルマズ博士は研究の道に進むことを選び、研修医の経験をスキップして直接マサチューセッツ総合病院で病理学の研修医となりました。
その間に、彼は研究の対象を造血幹細胞から消化管に存在する幹細胞に切り替えることに決めました。
「骨髄とは異なり、消化管幹細胞についてはほとんど知られていませんでした。消化管幹細胞の同定は、食事や他の環境刺激にどのように反応するかについて多くの興味深い疑問を呼び起こすと考えました」とイルマズ博士は述べています。
食事に関する質問
イルマズ博士は、ホワイトヘッド研究所でポスドク研究を行いながら、幹細胞、代謝、食事、がんの関連性について研究を始めました。
彼の研究では、腸の幹細胞ががん化しやすい遺伝子変異を蓄積しやすいことがわかりました。このため、彼はさまざまな食事がこのがんに対する脆弱性にどのような影響を与えるかを研究し始めました。特に、低カロリーの食事が長寿や保護的な効果をもたらすメカニズムについて興味を持っています。
彼の研究室は、2018年の研究で、24時間の断食が幹細胞の再生能力を劇的に向上させることを発見しました。この効果は、若いマウスでも高齢のマウスでも見られるため、高齢になった場合でも、絶食やその効果を模倣した薬物が有益な効果をもたらす可能性が示唆されました。
一方、イルマズ博士は、高脂肪食がなぜがん、特に大腸がんの発生を促進するのかにも興味を持っています。彼の研究では、高脂肪食を摂取すると、腸管幹細胞の数が著しく増加し、非幹細胞集団の一部が幹細胞に似た挙動を示すことがわかりました。これにより、高脂肪食の状態で腫瘍が発生する可能性があることが示唆されました。
イルマズ博士の研究室では、マウスやヒトの腸管幹細胞を用いて、ミニチュアの腸や大腸を作る方法を開発しました。この「オルガノイド」と呼ばれるモデルを使用して、さまざまな食事が腸システムにどのような影響を与えるかを詳しく分析することができます。
最近では、イルマズ博士の研究室は、幹細胞の微小環境に存在する支持細胞の役割にも焦点を当て、免疫細胞や線維芽細胞などの細胞タイプにも研究を拡大しました。彼らはさまざまな食事介入が幹細胞全体に及ぼす影響を調査しています。イルマズ博士はMITで研究室の運営にほとんどの時間を費やしていますが、MGH（マサチューセッツ総合病院）では年間6〜8週間、消化管病理学に重点を置いた准病理医としても研究に取り組んでいます。
イルマズ博士は臨床の仕事を通じて、がんや消化器疾患を目の当たりにすることで、これらの疾患の予防に向けた研究の重要性を常に感じています。彼は大腸がんやその他の消化器がんを顕微鏡で観察することで、これらの疾患の複雑さを実感し、どのようにしてこれらのがんを予防できるかを解明することが研究の使命であることを認識しています。
イルマズ博士は、基礎科学と臨床医学を組み合わせることで、幹細胞、代謝、食事、がんの関連性についての知見を深めています。彼の研究は、食事介入が腸システムや幹細胞に及ぼす影響を解明し、将来的には予防や治療法の開発に役立つ可能性があります。
