メチレンブルー、タウ、アミロイド：タンパク質の除去機序が異なる理由

メチレンブルーがアルツハイマー病に関わるタンパク質に何をするのかと尋ねると、本来は条件付きの答えを三つ聞くべきところで、断定的な答えを一つ聞くことになります。試験管内では、タウ同士が結合するのを妨げます。あるマウスモデルでは、タウには変化を与えずに可溶性アミロイドを減らします。別のモデルでは、そもそもアミロイドを産生する酵素の働きを低下させます。これらはいずれも実際に得られた知見です。ただし、どれも全体像を示すものではなく、すべてが同じ動物で同時に起きるわけでもありません。この記事では三つを区別し、ある実験の結果が別の実験の裏付けとして引用されないようにします。

メチレンブルーが細胞内でどのように作用するかの全体像を知りたい方は、そちらの記事から読み始めてください。これらが患者に役立ったのかを知りたい方は、アルツハイマー病における臨床研究の記録を読んでください。ヒトを対象とした試験の結果は、そちらで扱っています。この記事では、その記録を繰り返しません。

タウに関する知見は凝集アッセイから得られたもの

三つの中で最も古い知見は、神経原線維変化を形成するタンパク質であるタウを対象とした、無細胞系の研究に由来します。タウ同士の結合アッセイでは、タウの断片が集合して対らせん状フィラメントを形成し、メチレンブルーを含むフェノチアジン系色素が、低い micromolar 濃度でその形成を阻害します。その後の生化学的研究では、これに化学的な説明が与えられました。色素がタウのシステイン残基を酸化することで単量体の状態が安定し、本来なら成長するはずの線維の形成が抑えられるというものです。タウ凝集の阻害濃度として報告されている値は、おおむね一桁から十数 micromolar の範囲にあり、この範囲は以降の議論すべてに関わります。

これがどのような主張なのかに注意してください。タウの産生、生きた脳内でのタウのリン酸化、タウの除去については何も述べていません。述べているのは、試験管内の一定の条件下で、酸化された色素がタウの積み重なりを防ぐということです。これは範囲が限定された、正確で有用な結果です。問題は、これを拡大解釈し、メチレンブルーがタウの病理を除去するという一般的な主張にしてしまうところから始まります。動物実験のデータは、その主張と一致しないからです。

プロテアソームに関する知見は3xTg-ADマウスから得られ、アミロイドとタウで結果が分かれた

評価項目間で結果が分かれた最も明確な実験は、アルツハイマー病に関連する三つの変異を持つマウスを対象とした16週間の飼料投与研究です。マウスは生後六か月からメチレンブルーを含む飼料を摂取し、研究者はプロテアソーム、アミロイド量、タウの三つを同時に測定しました。

プロテアソームには変化がありました。キモトリプシン様活性はおよそ4分の1、トリプシン様活性はおよそ半分増加しましたが、三つ目の触媒活性には有意な変化がありませんでした。可溶性アミロイドβ40と42は、それぞれおよそ4分の1減少しました。前駆体タンパク質とそのプロセシング断片に変化がなかったため、著者らはこれを産生の低下ではなく、除去の増加と解釈しました。また、水迷路のプローブ試験では学習と記憶の改善が見られました。

一方、変化しない評価項目もありました。不溶性アミロイドには変化がありませんでした。プラーク染色にも変化がありませんでした。ヒトタウの総量とスレオニン181でリン酸化されたタウには変化がなく、タウの局在異常にも変化がありませんでした。ミトコンドリアの評価項目にも変化はありませんでした。シトクロムcオキシダーゼ活性、そのタンパク質量、ATPのいずれにも有意な影響はありませんでした。つまり、このモデルのこの投与条件では、メチレンブルーは三つのプロテアソーム活性のうち二つを高め、可溶性アミロイドを減らし、行動指標を回復させましたが、タウの評価項目、不溶性アミロイド、測定したミトコンドリアの評価項目には変化を与えませんでした。

一つの注意点は、この結論を弱めるのではなく、より明確にします。実験時の月齢では、これらのマウスにタウ凝集体がまだ形成されていなかったため、この実験からメチレンブルーがタウの神経原線維変化に作用しないとは言えません。示されたのは、測定したタウの評価項目が変化しなくても、可溶性アミロイドは減少し得るということです。これは、この話題を検討するうえで必要な、一方のタンパク質は変化し、もう一方は変化しなかったという結果そのものです。メチレンブルーによるプロテアソームの活性化が、二つの特徴的なタンパク質をまとめて除去すると考えていたなら、この研究はその考えを修正する材料になります。

アミロイド産生に関する知見は高齢PSAPPマウスから得られ、先の機序と矛盾する

研究グループもモデルも異なり、上流の機序に関する説明は正反対でした。15か月齢のPSAPPマウスを対象とした3か月間の強制経口投与研究では、毎日3 mg/kgを経口投与すると、脳の各領域でプラーク量がおよそ3分の1から半分減少し、専用のアッセイで測定したオリゴマーを含む複数のアミロイド画分が減少しました。しかし、ここで提案された機序は、除去の促進ではなく産生の低下でした。脳内のBACE1タンパク質と、その作用によって生じるC99は減少しましたが、メッセンジャーRNAは減少しませんでした。これは遺伝子発現の低下ではなく、タンパク質レベルでの作用を示唆します。

細胞を用いた実験は、この説明をさらに裏付けました。組換え酵素を用いた無細胞系のアッセイで、メチレンブルーはBACE1を直接阻害しました。また、ヒトのアミロイド前駆体タンパク質を発現するハムスター卵巣細胞では、前駆体自体の量は変わらないまま、1.56 micromolarという低い濃度でも、分泌されるアミロイド40と42が減少しました。前駆体のプロセシング断片に変化がなく、除去によるものと解釈された先の研究と比較してください。モデル、月齢、投与量、投与経路、投与期間が異なるため、両者を同じ普遍的な機序の説明とすることはできません。ここが要点です。メチレンブルーのアミロイドへの作用は、ある実験条件では産生を介し、別の条件では除去を介しています。どちらも実験条件を示さずに引用すれば、誤解を招きます。

一つの化学反応、複数の標的：システイン酸化という共通点

別の研究系統は、一つの酸化還元反応が、互いに関係のないタンパク質の研究でどのように現れるかを説明しています。カスパーゼ阻害に関する生化学的研究では、メチレンブルーがカスパーゼ6の触媒システインをスルフェン酸に酸化することで、酵素を不活性化しました。この酸化は質量分析で確認され、半最大阻害濃度は約10.6 micromolarでした。カスパーゼ3も同程度の濃度で阻害されました。著者らは、この結果をタウに関する文献と明確に結び付けています。タウを単量体のまま維持すると提案されているシステイン酸化反応と同じ反応が、システインプロテアーゼを不活性化し得るうえ、有効濃度の範囲も重なるということです。

これは簡潔な説明であると同時に、注意を促す知見でもあります。露出したシステインを酸化する酸化還元活性分子は、作用を示す濃度で複数の標的に作用します。タウの凝集解消、カスパーゼへの作用、そしておそらくほかの作用でも、対象となるタンパク質は異なりますが、起きる化学反応は共通しています。反応が共通だからといって、知見を相互に置き換えられるわけではありません。どの標的への作用が重要になるかは投与量と状況によって決まり、システインに依存する一つの過程を狙った長期投与が、ほかの過程にも影響し得るという意味です。カスパーゼ研究の著者らも、この点を直接指摘しています。メチレンブルーの酸化還元反応がどのように標的を選ぶのか、プロテアソームの活性化がほかの凝集タンパク質にどのような意味を持つのか、長期投与で標的プロファイルが変化するのかという関連する問いは、それぞれ個別に扱う必要があります。

評価項目別の機序：各知見が得られたモデル

表を一行ずつ読めば、結論は明確です。すべての列で変化している行は一つもありません。アミロイド産生について最も強い結果を示した研究では、プロテアソームを調べていません。プロテアソームについて最も強い結果を示した研究では、前駆体のプロセシングにまったく変化がありませんでした。タウに関する結果は主に試験管内で得られたものであり、その化学反応は標的外の酵素にも共通しています。これらの列をまとめて、メチレンブルーが病的なタンパク質全般を除去するという一つの主張にする人は、実際には行われていない実験について総説を書いていることになります。

このように知見の範囲を守る姿勢は、患者について考える際にも必要です。これらの機序が臨床的な利益につながるかどうかは、独自の試験と評価を必要とする別の問いです。その答えは、ここではなく、アルツハイマー病の臨床エビデンスで扱っています。