ベトナム出身の科学者が植物が抗がん化合物を生成する謎を解明

カナダのブリティッシュコロンビア大学（UBC）オカナガン校の研究者らは、強力な抗がん作用と抗炎症作用を持つ希少な天然化合物、ミトラフィリンを生成する植物のメカニズムを発見したと発表した。

この研究は、ブリティッシュコロンビア大学オカナガン校のThu-Thuy Dang博士のチームとフロリダ大学（米国）のSatya Nadakuduti博士のチームの共同研究による成果であり、カナダ自然科学・工学研究会議（NSERC）、カナダ革新財団（CFI）、BCマイケル・スミス健康学者プログラム、米国農務省国立食料農業研究所（USDA NIFA）の支援を受けている。

博士課程学生のトゥアン・アン・グエンさん（左）とトゥ・トゥイ・ダンさんが研究室で植物のサンプルを調べている。写真：UBCオカナガン校

自然の治癒化合物の連鎖における「ミッシングリンク」を見つける

ミトラフィリンはスピロオキシンドールアルカロイド群に属し、特殊な「ねじれ」構造と強力な生物学的効果を持つ分子群です。この化合物は古くから知られていましたが、自然界でこの種の化合物がどのように形成されるのかは謎に包まれていました。しかし2023年、ブリティッシュコロンビア大学オカナガン校の天然物バイオテクノロジー研究グループの責任者であるトゥ・トゥイ・ダン博士のグループが、分子を「ねじれ」させてスピロ構造を形成する初の酵素を特定しました。

この結果を受けて、博士課程の学生である Tuan Anh Nguyen 氏が次の段階を主導し、ミトラフィリンの合成において連携して働く 2 つの重要な酵素を発見しました。1 つの酵素は三次元構造を決定し、もう 1 つの酵素は最後のねじれステップを完了して完全な分子を作成します。

「この発見は、組立ラインのミッシングリンクを発見したようなものです。自然界がどのようにしてこれらの複雑な分子を作り出すのかを説明するのに役立ち、そのプロセスを研究室で再現する道を開くものです」とダン博士は語った。

ミトラフィリンは、ミトラギナ（クラトム）やウンカリア（キャッツクロー）など、コーヒー科の特定の熱帯植物に微量に天然に含まれています。（出典：Shutterstock）

ミトラフィリンは、ミトラギナ（クラトム）やウンカリア（キャッツクロー）といったコーヒー科の特定の熱帯植物に微量しか存在しないため、これまで抽出や大規模合成は極めて困難で費用もかかるものでした。2つの重要な酵素が特定されたことで、この天然化合物をより効率的かつ環境に優しい方法で生産する道が開かれました。

博士課程の学生であるトゥアン・アン・グエン氏によると、これはグリーンケミストリー（重化学ではなく生物学的手法を用いて価値ある医薬品化合物を創出する）に向けた重要な一歩です。この成功は、UBCオカナガン校の学生と教員が地球規模の課題解決に向けて築き上げてきた、オープンで協力的な研究環境を反映しています。

ダン博士は、植物が自然の天才化学者であることを証明するこの発見に誇りを示し、彼女と研究チームが次のステップとして、これらの酵素を応用してより価値のある治療用化合物を作り出す方法を見つけることだと語った。

自然の「生物工場」を解読する旅

Thu-Thuy Dang博士（ダン・ティ・トゥ・トゥイ）は、自然科学大学（ベトナム国家大学ホーチミン市自然科学大学）のバイオテクノロジーの元学生です。

彼女は修士課程を修了し、その後カルガリー大学（カナダ、アルバータ州）で分子生物学/生化学の博士号を取得し、ジョン・イネス・センター（英国）で生化学の博士研究員研究プログラムを修了しました。

研究者になる機会を得たきっかけを振り返り、彼女は幼い頃から民間療法として薬草を利用する文化に親しみ、学生時代には薬用植物の組織培養技術にも早くから触れていたと語った。しかし、転機が訪れたのは大学院時代、隣の研究室で植物における天然化合物の生合成を研究しているのを偶然見かけた時だった。

その時彼女は、自分が学んできた植物生理学の基礎知識に加えて、植物がどのように貴重な化合物を作り出すかを研究する新しい分野もあることに気づきました。

そこから彼女は、強い生物学的活性を持ち、医薬品への応用が期待される化合物群であるアルカロイドの生合成に関与する新しい遺伝子と酵素を見つけるための研究を進めることを決意しました。

トゥイ博士は長年にわたり、分子生物学、RNA-seq解析、ゲノムデータ、酵素構造を用いて植物におけるアルカロイド生合成経路の解明に取り組んでおり、薬用植物がどのようにして有用な化合物を生産するのかを解明しています。また、植物からの抗がん化合物の生産に関する複数の特許の共同著者でもあります。

「水と光と空気だけで、なぜ植物はがんのような複雑な病気を治療できる化合物を作り出すことができるのか、ずっと不思議に思っていました」と彼女は語った。彼女によると、一つ一つの分子を家だとすれば、植物の酵素はまさにその巧みな建築家だ。研究者の仕事は、これらの「建築家」がそれぞれ何を、どのような順序で行っているのかを理解し、自然が作り出したプロセスを模倣したり、改善したりすることにある。

その知識は、彼女と同僚が研究室で天然の有効成分を作成するプロセスを再現するための基礎となり、貴重な薬用植物の乱獲を減らし、有毒化学物質の使用を制限するのに役立ち、同時に、より強力な活性を持つ同様の化合物を作成する道を開きます。

彼女はブリティッシュコロンビア大学 (UBC) オカナガン校で、生化学、化学、バイオインフォマティクス、分子遺伝学を組み合わせてハーブ中の生物活性化合物を生成するメカニズムを解明する植物生物活性化合物研究室 (PlantBioCoRe) を設立しました。

彼女のチームは、カンプトテカ・アクミナタ由来の抗がん物質の代謝経路に関する新たな知見を含む、多くの素晴らしい成果を達成しました。この発見は、臨床応用が容易で、国際誌に掲載され、特許も取得された、環境に優しい医薬品の開発に貢献しています。

ハノイ薬科大学、自然科学大学、VNU-HCM、タイグエン科学研究所などの国内研究者と学術知識を交換する機会を得て、彼女はベトナムには薬用植物に関する貴重な研究プロジェクトが数多くあることに気づきました。

「故郷の植物資源に関する知識と応用を豊かにすることに少しでも貢献できればと思っています」と彼女は語った。

出典: https://khoahocdoisong.vn/nha-khoa-hoc-goc-viet-giai-ma-bi-an-cach-cay-co-tao-hop-chat-chong-ung-thu-post2149060401.html