トキソプラズマ・ゴンジーは猫でしか繁殖できないため、感染マウスに猫の恐怖心を喪失させるのです。
(Credit: )

中央レーザー施設（CLF）で働く科学者のチームは、トキソプラズマ・ゴンディという寄生虫が宿主と繁殖する仕組みを理解する上で重要なブレークスルーとなりました。 トキソプラズマ症という病気を引き起こすこの寄生虫は、ほとんどの温血動物に感染しますが、猫では必ず繁殖し、宿主の行動を制御することができ、世界の人口の半分もの人間が感染していると考えられています。 7117>

自然界に不変のものがあるとすれば、それは捕食者が獲物を狩ること、そしてその獲物は食べられることを嫌うので、可能な限り捕食者を避けようとする、言い換えれば、獲物は逃げ出すということである。 ネズミを例にとると、ネズミは食物連鎖の中ではかなり低い位置にいるため、まさに捕食者の敵である軍隊に狩られる（そして食われる）ことになる。 猫がいるかもしれない、またはいたかもしれない場所に近づかないことが保証される動物がいるとすれば、それはマウスです。

猫が近くにいるかもしれないというかなり大きな手がかりの 1 つは、猫の尿があることです。 だからネズミは、ネコのおしっこの強烈な香りがする場所を避けるように仕組まれているのだ。 しかし、ごくまれに、猫に対する恐怖心をなくしたネズミが現れ、猫のおしっこのにおいに反発するどころか、引き寄せられるように積極的に探し出し、猫が突然、非常に従順なおやつを差し出されたと気づくまで、その場にとどまるのです。 その答えは、トキソプラズマ・ゴンジーと呼ばれる単細胞の微小生物です。

トキソプラズマ・ゴンジーは細菌でもウイルスでもなく、実際にはマラリアの原因となるものに遠縁の寄生生物です。 T. gondii は、ほとんどすべての温血動物の体内に生息できますが（実際、最近北極圏のシロイルカから検出されました）、猫の消化器官内でのみ繁殖できます。つまり、どんな動物に感染した場合でも、それが猫でなければ、猫の体内に侵入することを望むのです。 これらは宿主の糞便の中に放出され、無意識のうちに動物が次にトイレに行ったときに周囲に撒き散らされるようになっています。 他の動物が糞便に直接触れるか、あるいはオーシストが土壌や水中に入り込み、数ヶ月から数年間生存することで、食物連鎖を経て次の宿主に感染する可能性がある。 次の宿主が猫でない場合、体内を移動し、居心地の良い細胞を見つけ、そこに新しい家を作って落ち着き、複製し、宿主が猫に食べられるのを待ちます」

CLFのOCTOPUSレーザーで見たToxoplasma gondii parasite。
(Credit: Javier Periz et al, CLF)

T. gondiiは何年も休眠状態で待機していますが、寄生体は宿主の脳に入り込み、実際にその行動を変化させることによって、より直接的な行動を取る能力を持っています。 ネズミのような獲物となる小動物の場合、T. gondii は猫の尿に引き寄せられ、場合によっては、空腹の猫の顎の中に入っていき、そこで再びライフサイクルを始めることができると考えられています。 gondiiは、恐怖と意思決定を処理する脳の領域にシストを形成することによって、マインド・コントロールのトリックを達成し、また、報酬動機の行動とリスクテイクに関与する神経伝達物質ドーパミンのレベルを上げることによって行動に影響を与えるかもしれないと考えられています。 実際、地球上の全人口の半分がこの寄生虫を保有している可能性があり、衛生状態が悪い国や、生肉（ゴンディ体は筋肉組織に潜むことを好む）を多く食べる国では、感染率が非常に高くなると推定されています。 健康な人の場合、トキソプラズマ症は軽いインフルエンザのような病気を引き起こすか、まったく症状が出ないが、免疫力が低下している人の場合、この病気は時として致命的となることがある。 T. gondii は、人間の脳の神経細胞の中に嚢胞を形成し、免疫力が低下した人（HIV 患者など）では、嚢胞が成長して増殖し、致命的な脳の炎症、認知症、精神病を引き起こす可能性があります。 なぜなら、発育途上の乳児は、母親の抗体によってのみ守られており、細菌や寄生虫に対する最も有効な武器である母親のT細胞は胎児に渡ることができないからです（もし渡ったとしても、巨大な寄生虫とみなして攻撃します）。 寄生虫の増殖を抑えるT細胞がなければ、寄生虫は制御不能なほど増殖し、脳障害や流産を引き起こすかもしれません。

また、健康な免疫系を持っている人でも、T. gondiiの影響を完全に受けないとは限らないようです。 トキソプラズマ症が人々の性格を変えるかもしれないという証拠がいくつかあり、危険を冒す行動を増やし、統合失調症、自閉症、アルツハイマー病などの精神障害を発症する可能性を高めるかもしれません。 しかし現在では、寄生虫学者、生物学者、そしてその行動を変化させる可能性のある特性のおかげで、精神科医によって、T. gondiiはかなり集中的に研究されるようになっている。 この寄生虫に関する最新の研究の1つが、中央レーザー施設（CLF）のOCTOPUS施設を用いて最近実施された。 OCTOPUS（Optics Clustered to Output Unique Solutions）は、レーザー光を用いて、生きた生物材料の画像を分子レベルで撮影できる超強力な顕微鏡として機能します。

治療法を開発するためには、寄生虫が宿主細胞に侵入する仕組みとその複製を理解することが重要です。 T. gondiiには、マイクロネムと呼ばれる一連の特殊な小器官（細胞内で特定の仕事をする小さな構造体）があり、それが中身を出すと、寄生虫が宿主細胞に付着して移動し、侵入できることが知られています。 細胞内に侵入した寄生体は、成熟した寄生体が完全に形成され、宿主細胞を破裂させることができるようになるまで何度も分裂します。

わかっていないのは、新しい宿主細胞に感染できる成熟した寄生体を作り出すために、寄生体がどのように分裂するのかという点です。 この新しい研究は、グラスゴー大学感染・免疫・炎症研究所のハビエル・ペリス博士、ルートヴィヒ・マキシミリアン大学ミュンヘン校のマルクス・マイスナー教授、STFCの中央レーザー施設のリン・ワン博士により行われました。 Nature Communications』誌に掲載されたこの研究は、このプロセスに関する2つの重要な疑問に答えることに焦点を当てたものです。 1つ目は、成熟した寄生体の適切な位置にマイクロネームの小器官が配置され、最大限の感染を確保する方法、2つ目は、分裂の各ラウンドの後にこれらの小器官がどうなるのかです。

CLF で利用できる超解像顕微鏡技術を使用して、チームは、分裂プロセス中のマイクロネームの場所を数十ナノメートルの精度で追跡することができました。

寄生虫Toxoplasma gondiiの複雑なライフサイクル
（クレジット：クリエイティブ・コモンズ）

また、小器官が分裂ごとに作られ、母細胞から娘細胞へ受け継がれることを発見しました。 このように小器官がリサイクルされるということは、T. gondiiが増殖して成熟した感染性寄生体になるために必要な貴重な物質を回収することができることを意味している。 つまり、寄生虫は他人の資源を利用するものであるにもかかわらず、T. gondiiは自らの資源を再利用し、感染細胞内で生き残るために無駄なものがないことを確認することができるのです。 7117>

この画期的な発見により、このプロセスを中断して寄生虫の複製と発育を阻止する治療法を開発できる可能性のある、新しい研究領域が開かれることになります。 アドヘシンの役割を理解することは、科学者がネットワークを破壊する分子ツールを開発し、トラックを「引き裂いて」壊して輸送を止め、寄生虫が宿主細胞に付着するのを防ぎ、その結果、非感染性にすることを意味します。

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