心臓はどのように再生するのでしょうか?数え切れないほどのブレインストーミングの末、私は「宝物」を見つけた

人間の心臓は再生できるのか？

「再生能力には限界があるが、ある程度は可能だ」浙江大学医学部第二付属病院（以下、浙江大学第二病院）の研究者および博士課程の指導者である陳静海氏は、過去20年間にわたり、心臓再生と修復の分野で研究に取り組んできました。

今年10月、2024年のノーベル生理学・医学賞が発表されました。 2人のアメリカ人科学者が、miRNA（マイクロRNA）の発見と、転写後遺伝子調節におけるその役割によりこの栄誉を受賞しました。

miRNA は長年にわたり Chen Jinghai 氏の研究対象となってきました。miRNA は心筋再生においてどのような役割を果たすのでしょうか?心筋細胞の再生能力をより強く、より長く持続させるにはどうすればいいのでしょうか？

これらの疑問は密接に関連しており、陳静海はそれらを何度も解き明かすことで真実に近づいている。 「研究の過程では多くの失敗があるだろうが、答えを見つけたいという誘惑に抵抗するのは難しい。」

熱意、献身、忍耐力に満ちている…これらの資質を備えた陳静海と、中国科学院院士の王建安が率いる浙江大学第二病院の心臓センターチームは、心臓研究の最前線で独自の道を歩んできた。

彼は同じような考えを持つ人を見つけたと感じた。

陳静海さんは上品で謙虚、ゆっくりとはっきりと話し、インタビューの質問ごとに詳細なメモを取っており、常に科学研究の細心さと厳密さを醸し出しています。

「中国では、心臓血管疾患が国民の死亡原因の第1位であり、がんよりも高い。」陳静海さんは卒業後、心臓血管疾患の研究分野に進みました。最初は偶然に選んだ仕事が、次第に彼の好きな仕事となり、彼はそれに没頭していった。

陳静海氏は中国に戻る前、サウスダコタ大学サンフォード医学部、ハーバード大学医学部、ボストン小児病院などの研究センターで働いていました。 2015年に浙江大学第二病院に紹介された。

陳静海氏が浙江大学第二病院を選んだのは、ハード面でもソフト面でもかけがえのない場所だと感じたからだ。

「私は心臓の研究をしています。動物実験では、心臓の収縮と弛緩の機能を検出するために小型の動物用超音波装置が必要です。この装置は高価ですが、当時、浙江大学第二病院にはそのような装置がありました。」陳静海氏は、自分にとってこれは極めて重要なつながりだと笑顔で語った。 「この装置がなかったら、戻ってきても研究を続けるのは難しかったでしょう。しかも、当時浙江大学第二病院は省内で唯一の重要な心臓血管研究室をすでに建設しており、これは非常に珍しいことでした。」

陳静海さんが最も気に入っているのは、浙江大学第二病院の雰囲気です。 「浙江大学第二病院に初めて行ったとき、王建安書記や心臓血管分野の専門家らと専門的な問題について活発な議論をしたことを今でも覚えています。面接の緊張した雰囲気はまったくありませんでした。その時、同じ考えを持つ人々を見つけたという感覚がありました。」

2019年、陳静海は米国で開催されたBCVS心臓血管財団年次総会に出席しました。写真は病院提供

心臓はどのように再生するのでしょうか?鉱山のように、どんどん深く掘り下げていく

心臓は再生できるのか？一般人にとって、これは不思議な疑問であり、陳静海が多大な努力を注いできた研究テーマでもあります。

陳静海氏は、心臓再生とは心臓組織が損傷後に自らを修復し再構築する能力を指すと説明した。現在の研究では、サンショウウオやゼブラフィッシュなどの下等脊椎動物には心臓を再生する能力があることが判明しています。成人の心臓の再生能力は非常に限られていますが、ある程度までは再生できる可能性があるという証拠はまだあります。

なぜ心臓再生を研究するのでしょうか?この国では、心臓病患者の約50％が心筋梗塞とそれに続く心不全で亡くなっています。心筋梗塞後に大量の心筋細胞が失われて形成される線維性瘢痕が心不全の主な原因です。薬物療法や介入などの既存の包括的対策では、線維化による心筋梗塞後の壊死した心筋を完全に修復したり、心不全の進行を改善したりすることはできません。

「心臓の修復と再生の核心的なつながりを見つけることができれば、これらの問題は根本的に解決できるだろう。」陳静海氏の研究は、心筋細胞の再生や損傷後の心筋線維症などの病理学的再構築メカニズムに焦点を当てています。

陳静海氏はハーバード大学医学大学院の博士研究員時代から、心筋の増殖と再生における miRNA の役割を研究してきました。 「私たちは、miR-17-92遺伝子クラスターが胎児期、周産期、成人期の心筋細胞の増殖を促進し、心筋梗塞後の心臓機能に保護効果を持つことを初めて発見しました。」

陳静海氏と彼のチームにとって、この発見は万里の長城探査の第一歩に過ぎず、彼らは採掘のようにさらに深く掘り下げていくつもりだ。

miR-17-92 遺伝子クラスターには 6 つの「メンバー」が存在します。心筋の増殖と再生を本当に促進できるのは、どの特定の「メンバー」ですか?

「miR-19は心筋梗塞後の心筋細胞の増殖と再生を促進し、線維化を軽減し、心筋梗塞後の心臓機能を保護することができることを発見しました。」陳静海氏は、miR-19の研究過程で、miR-19の標的であるPTEN遺伝子の喪失が虚血性障害後の成人心筋細胞の増殖を大幅に増加させ、心筋梗塞後の心筋の病理学的肥大と線維化を軽減し、心臓機能を保護することも発見した。同時に、PTEN 阻害剤は心臓の再生と修復において潜在的な臨床的価値を持っています。この研究プロジェクトでは、PTEN 阻害がミトコンドリアのプロセスに影響を与えました。彼らはミトコンドリアに注目し、その調節が心筋細胞の増殖と損傷後の再生を促進できることを発見した。

これらの研究結果は、国際的なトップジャーナルに掲載されました。

振り返ってみると、Chen Jinghai 氏と彼のチームは、心筋の増殖と再生における miR-17-92 と miR-19-PTEN 軸の役割を明らかにするために 10 年を費やしました。彼らは、それぞれのリンクを次のリンクに密接に結び付け、段階的に後続の科学的問題に導き、段階的に謎を解明しました。

好奇心を持ち続ければ心は開かれる

科学研究は、失敗、新しいアイデアの影響、そして度重なる破壊を経る長いプロセスです。陳静海の表現では、これらすべてが「興味深い」ものになった。 「私は探偵小説を読んで、真実を一歩ずつ発見していく過程が好きです。科学的な研究をすることは、事件を解決するようなものです。」

陳静海は、ウサギが目の前で飛び跳ねているので、それを撃つという興味深い例え話をしました。ウサギは銃声に驚いて逃げます。ウサギの耳を撃って再度撃つと、ウサギは銃声が聞こえず逃げないので、その隙にウサギを撃ち殺すことになります。見た目だけに基づいてどのような結論を導きますか? ——ウサギの耳はジャンプに使えるかもしれません。 「もちろん、これは事実ではないことは誰もが知っています。これが科学研究のやり方です。あらゆる現象の背後には多くのブラックボックスがあり、私たちはそれを一歩ずつ掘り下げて証明する必要があります。」

陳静海氏はこれを「心を開く」プロセスだと表現した。

「科学的な研究をし、疑問を提起し、問題を解決し、問題の研究プロセス全体に参加する感覚が好きです。研究結果とデータが得られると、興奮して眠れなくなります。あの喜びは他に例えようがありません。」

問題を発見して解決するのは簡単ではありません。心臓再生の研究のように、非常に複雑な要素の中から「鍵となるポイント」をどう捉えればよいのでしょうか。

「好奇心を持ち続ける必要があります。また、挑戦を受け入れる覚悟も必要です。例えば、研究が現実と一致しないとき、思い切って飛び出せますか？新しいことをすぐに受け入れることができますか？」

心臓再生の概念が受け入れられる前は、心筋は増殖も再生もできない最終分化細胞であるというのが学界で広く受け入れられていた考えでした。技術の発展に伴い、研究者らは再生心筋は幹細胞からの分化・再生ではなく、既存の心筋細胞の増殖から得られるものであることを徐々に証明してきました。 「新しい理論が出てきたら、それを検証し、新しい方向への突破口を開くには勇気と厳密さが必要です。」

科学研究の反復と更新は非常に速いです。

「研究はタイムリーにアップデートする必要があります。必ずしも最初からやり直す必要はありません。元の研究基盤を維持しながら、新たな展開をすることができます。」陳静海氏は率直にこう語った。「私の研究室で現在行われている研究の一部は、もはや以前と全く同じではありません。」

過去 10 年間、膨大な生物学的情報概念の出現、人工知能の急速な発展、そしてより多くの遺伝子系統の出現により、研究者は絶えず調整と変化を迫られてきました。

陳静海氏によると、このプロセスは非常に刺激的ですが、もちろん痛みも伴います。 「苦しくも幸せとも言える。」

陳静海氏は、研究所で使用されていたマウスは当初2つまたは3つの遺伝子のハイブリッドであり、実験用のマウスを入手するのに約1年かかったことを例に挙げた。その後、新たな遺伝子系統が出現し、4系統のマウスが雑種となり、実験用のマウスを入手するのに1年半近くかかりました。

「私たちの研究モデルもそれに応じて更新する必要があります。プロセスはより複雑に見えるかもしれませんが、実験の精度は実際には向上します。」

科学研究を行うには強い心が必要だ

長年にわたり、多くの人が陳静海に尋ねてきました。科学研究​​の過程でボトルネックが発生した場合、どうすればよいでしょうか?

「私は時々学生たちに、結果だけを見るのではなく、問題そのものに焦点を当てた方が良いかもしれないと伝えます。視点を変えて、楽観的に問題に向き合ってください。」

陳静海氏が言ったことは、実際に彼が経験したことだ。研究成果は途中で達成されなかった。いくつかの研究成果は完成したばかりだが、他の研究成果は先導的なものであった。多くの時間とエネルギーを費やしたにもかかわらず、いくつかの研究結果は失敗しました...「強い心を持ち続けてください。失敗はよくあることですが、必ず成功する瞬間が来ると信じなければなりません。」

陳静海氏と彼のチームは、分子生物学の観点から心臓病の発症機序を研究し、心血管疾患の予防と治療のための理論的根拠と動物実験による検証を提供することに尽力しています。 「私たちは臨床変革も積極的に推進しています。」

科学研究の過程は長いが、病院は陳静海さんに激励を与えた。 「病院には支援資金があります。国家重点実験室と省重点実験室は、大規模な実験機器や設備プラットフォーム、そして学際的な人材交流のプラットフォームを提供してくれました。これらは、私たちの科学研究の革新と製品の変革に新しいアイデアをもたらしてくれました。」

もちろん、陳静海が最も感謝しているのは、浙江大学第二病院の豊かな学術的雰囲気です。 「科学研究は一人ではできません。ここにはさまざまな分野の専門家がいます。困ったときは、助けを求める人がいます。彼らの指導によって突然悟りをひらめくことができ、自分で本や情報を調べるよりもはるかに効率が高くなります。」

陳静海氏にとって、心臓再生の分野には探索する価値のある「宝物」がまだある。 「科学的研究の過程で発見した、一時的に研究できない問題はすべてメモに書き留めます。すでに数ページにわたる長いメモになっています。将来的には、これらの問題に答えが出ると思います。」