ジャンクDNAはこれまで考えられていた以上に意味がある | Jay W. SHIN | TEDxKobe

高校の科学の授業で、はじめてDNAやRNAの神秘に触れたJay W. SHIN。現在は理化学研究所が中心となってゲノムを解析する国際研究コンソーシアム「FANTOMプロジェクト」のリーダーの１人として活躍する。DNAのうち、遺伝子として有用性が確認されていなかった、98％近い領域の機能解明を目指す研究を通して、身近な問題にも気付きを与えてくれる。

このビデオは、TEDカンファレンスの形式で地元コミュニティが独自に運営するTEDxイベントにおいて収録されたものです。詳しくは http://ted.com/tedx をご覧ください。

おはようございます

私は横浜の理化学研究所で働く
細胞生物学者です

今日は「ジャンク」の話を
しようと思います

そう ゴミです

ジャンクは「無用なもの」
あるいは「何の目的も持たない」

のような意味です

例を挙げましょう

栄養価がほとんどないと
考えられる食べ物

それを「ジャンクフード」と呼びます

郵便受けを開けて
広告の山が出てくる

それを「ジャンクメール」と呼びます

でも 「なぜ科学者がジャンクの
話をするんだろう？」と

みなさんは首をかしげているかもしれません

これから私がお話しするのは
普通のジャンクではなく

私たちのDNAの中に見つかった
ジャンクについてです

DNAは私たちの細胞の中にある
生命の設計図です

DNAにはあらゆる遺伝情報が含まれていて
私たちが生命を始めたり

生命を維持したり 守ったり
あるいは終わらせる働きを持ちます

ところが私たちのDNAの背後には
隠された謎があります

今 説明した生命のプロセスは

すべて「遺伝子」に制御されています

しかし遺伝子がDNAに占める割合は
わずか２％です

まだあります

もしみなさんの体内の

１つの細胞からDNAを取り出し

そのDNAを伸ばせるだけ伸ばすと

２メートルにもなります

さらに驚くべきことに
人体の細胞全部から

DNAを取り出して

全部を繋げて 最大限に伸ばすと

この地球から太陽まで
200往復する長さになります

それほどの量のDNAが
人体にあるのです

でも お話ししたように
このうち２％にしか

私たちの生命の遺伝的制御を行う
最も大事なことは書かれていません

みなさん不思議に思いませんか

残りの98％の非コード領域が
何なのか

長いあいだ 70年代以来ずっと
多くの科学者は DNAのこの領域を

役に立たない
ガラクタだと考えてきました

私はそこに大きな好奇心を覚えました

高校の生物の授業で
初めてそう聞かされた時に

なぜか納得いかなかったからです

体内にそんなにたくさんのガラクタを
抱えているなんていい気がしませんし

無用の長物以上の意味が
あるはずだと思いました

そして私の好奇心に火がついて
私は研究の道に挑みたいと思いました

このDNA領域の背後に何が隠れているのか
私は理解したいと考えました

過去数年にわたって

我々の研究室だけでなく 世界中の
多くの研究室で明らかになったのは

この領域にはこれまで考えられていたよりも
多くの情報が隠されているということです

DNAは 実は
二次元的な直線ではなく

私たちの細胞内で三次元的な

相互作用を形成することができます

そして 私たちのDNAの
非コード領域は

タンパク質コード領域と
緊密に接触し

遺伝子の発現を制御していることが
明らかになりました

この領域が遺伝子のスイッチを入れたり
切ったりしている可能性があります

それよりずっと興味深いのは
多くの変異が —

病気の原因にもなることがある
DNAに起こる変化のことですが

DNAの非コード領域で見つかりました

「がん」「自己免疫疾患」
「アルツハイマー病」「パーキンソン病」

を引き起こす変異は

DNAの非コード領域に見られ

実際に 生命にとって中核となる
遺伝子の制御を妨害しているのです

こういった変異によって
私たちの日常活動に

とても壊滅的な結果がもたらされます

私たちがすぐに気づいたことは
生命について完全に理解するには

この２%以外のDNAに目を向けて
未知の領域を究明する必要があることでした

今日みなさんにお話ししたいのは
それだけではありません

DNAの働きは RNAを
作るだけではないはずです

RNAは 私たちの生命のプロセスにおいて
非常に中心的な役割を果たしています

RNAは DNAのイトコと
考えてもよいでしょう

RNAがタンパク質の合成に必要だと
いうことは既に知られていました

しかし 私たちは気がついたのです

DNAの非コード領域からも
RNAを作り得るのだと

特徴的なのは ここで作られたRNAが
タンパク質合成に使われないことです

このRNAには
もっと他の働きがあるはずです

この非コードRNAを理解するために

私たちを含めた世界中の研究チームが

非コードRNAの性質の
解明に乗り出しました

非コードRNAに実際に何ができるのか
いくつかの例を挙げさせてください

非コードRNAにできることの一つは
コネクターとして機能することです

二つのタンパク質を繋げて
一つの複合体にすることができます

新幹線を想像してみてください

二つの車両があって
その二つの車両を連結させるには

その間を繋ぐ小さなコネクターが必要です

このように非コードRNAは
二つのタンパク質を繋ぐことができます

そうすることで繋がったタンパク質が
細胞内で機能できるようになります

非コードRNAの能力のもう一つの例は
GPSとしての働きです

この非コードRNAは遺伝情報における
郵便番号のようなものを持っていて

その郵便番号によって
タンパク質の細胞内での行き先を指定し

タンパク質に「どこそこに行け」
といった指令を出します

私たちはこの非コードRNAに関する
新しいメカニズムを解明しようとしていて

これまで未知だった新しい
細胞内の生物学を再構築しています

その分子過程を使って

治療目的のための解決法を見つける
新しい方法も見つけようとしています

非コードRNAは
ジャンクどころではなく

実際には私たちのDNAの管制塔として

これまで未知だった多くのプロセスを
制御していることに気付きました

生命の設計図を真に理解するには
先見性をもって

非コード領域に隠されたものを
探求する必要があります

今日は２つの例だけに焦点を
あててお話しましたが

私たちの研究チームや
世界中の相互努力によって

実際にこの種の非コードRNAを
25,000以上発見しました

しかし 私たちが知っているのは

これらの非コードRNAのごく一部と
その機能に過ぎません

氷山の表面に引っ掻き傷を
作っただけなのです

私たちの生命の複雑な全容を
理解するためには

この未知の領域を深く掘り下げ
探求する必要があります

それを実現するため そして
細胞内における長い非コードRNAの

性質の全容を理解するために
私たちは新しいプロジェクトを始めました

目標の一つは

ハイスループットスクリーニングができる
ロボットシステムの開発によって

これを実現することです

これを使うと私たちの細胞から
一つずつ

非コードRNAを取り除くことができます

そして DNAシーケンサーを使って
細胞内のスイッチを入れたり

切ったりする遺伝子がどれであるかを
決定することができます

この概念を説明するために

多数のパーツからなる一台の
自動車を想像してください

これらのパーツは
自動車を構成する

ハンドルや ブレーキペダルや
ボルトやナットだったりします

自動車が走っている状態で
一度に一個の部品を外していきます

自動車には 何が起こるか？

ハンドルがとられてしまう？
運転手は安心でいられるか？

こういった挙動を分析することで

自動車にとっての
各々の部品の重要性がわかります

同様の理屈で
細胞の中から一つずつ

非コードRNAを取り除くと

ある特定の非コードRNAが
細胞の成り立ちにとって

いかに重要かを理解できます

ここ３年間で

私たちは非コードRNAを
多数を解析してきました

私たちは 生命の複雑さを理解するために

コンピューターによる
徹底解析も行っています

でももちろん これらのことは
私一人では達成できません

これは本当に大きなプロジェクトであり
世界中が一丸となって 尽力する必要があります

それを実現するため 私たちは
国際的なコンソーシアムを立ち上げました

「FANTOM6（ファントム６）」です

これは 世界中の科学者たちの共同事業で

最も包括的な長鎖非コードRNAの

カタログの樹立を目指しています

このコンソーシアムには 世界中から
数百人もの科学者たちが参加しています

米国、ドイツ、英国
オーストラリアなどです

そして大変名誉なことに
私は 理化学研究所の

ピエロ・カルニチ博士と
ミヒル・デ・ホーン博士と共同で

コンソーシアムの主幹を務めています

今後 多数の活動を予定していて

この研究の旅に参加できることに
ワクワクしています

これらのDNAを「ジャンク」と呼んで以来

非常に長い距離を歩んできました

しかし現在 DNAの意味を再定義するため
本当の意味でスタート地点に立ちました

新たな非コードRNAを発見することで
これまで誰も行ったことがない

全く新しい世界に入ろうとしています

私の夢は非コードRNAのこのカタログが

新たなインスピレーションを
巻き起こす構成要素となり

私たちの健康を改善するために役立ち

疾病治療のための
新たな解決策をなることです

ご静聴ありがとうございました

（拍手）