新型コロナウイルスのスパイクタンパク質が病気に与える新たな重要な役割

新型コロナウイルス感染症（COVID-19）が血管疾患であることが明らかになっています。コロナウイルスやワクチンに含まれる炎症を引き起こすスパイク蛋白質は、体内のさまざまな部位に存在するアンジオテンシン変換酵素（ACE2）に結びつきます。これにより、ACE2の働きが損なわれ、心臓や肺、腎臓、腸、脳、胎盤、精子などの臓器の機能が低下する可能性があります。ACE2は細胞のエネルギーを作るミトコンドリアとも関係があり、その機能が障害されることで、身体全体にさまざまな後遺症が出る可能性があります。尚、ACE2がある部位には異所性嗅覚受容体があります。

新型コロナウイルスのスパイクタンパク質が病気に与える新たな重要な役割

Novel coronavirus' spike protein plays additional key role in illness


Salk researchers and collaborators show how the protein damages cells, confirming COVID-19 as a primarily vascular disease

ソーク研究所の研究者と共同研究者たちは、新型コロナウイルス（SARS-CoV-2）のスパイクタンパク質が細胞にどのように損傷を与えるかを調査し、新型コロナウイルス感染症COVID-19が主に血管に関連する病気であることを確認しました。

Scientists have known for a while that SARS-CoV-2's distinctive "spike" proteins help the virus infect its host by latching on to healthy cells. Now, a major new study shows that they also play a key role in the disease itself.

これまでの研究では、スパイクタンパク質が健康な細胞に付着し、ウイルスの感染を助けることがわかっていました。しかし、最近の重要な研究によって、このスパイクタンパク質が病気そのものにも関与していることが明らかになりました。

The paper, published on April 30, 2021, in Circulation Research, also shows conclusively that COVID-19 is a vascular disease, demonstrating exactly how the SARS-CoV-2 virus damages and attacks the vascular system on a cellular level. The findings help explain COVID-19's wide variety of seemingly unconnected complications, and could open the door for new research into more effective therapies.

2021年4月30日に発表された『Circulation Research』誌の論文によると、COVID-19は血管疾患であることが示されています。この研究では、SARS-CoV-2ウイルスが血管内の細胞に損傷を与える様子が詳しく描かれており、これにより新型コロナウイルス感染症COVID-19のさまざまな合併症の理解が進むと期待されています。

Circulation Research
心臓血管に関する基礎研究を収録するAHAの学会誌．生物学，生化学，生物物理学，細胞・分子生物学，形態学，病理学，生理学，薬理学を含むさまざまな学問からの研究を掲載する．

"A lot of people think of it as a respiratory disease, but it's really a vascular disease," says Assistant Research Professor Uri Manor, who is co-senior author of the study. "That could explain why some people have strokes, and why some people have issues in other parts of the body. The commonality between them is that they all have vascular underpinnings."

多くの人は新型コロナウイルス感染症COVID-19を呼吸器疾患だと考えていますが、実際には血管疾患です」と、共同上級著者のUri Manor助教授は説明しています。「これが脳卒中や体の他の部位に問題が生じる理由を説明できるのです。これらの症状の共通点は、すべて血管に関連していることです。」

Salk researchers collaborated with scientists at the University of California San Diego on the paper, including co-first author Jiao Zhang and co-senior author John Shyy, among others.contributed to damaging vascular endothelial cells, but this is the first time the process has been documented.

ソーク研究所の研究者たちは、カリフォルニア大学サンディエゴ校の科学者たちと協力し、血管内皮細胞の損傷を明らかにする研究を行いました。今回、スパイクタンパク質による損傷が詳細に記録されたのは初めてです。

vascular endothelial cells：血管内皮細胞

In the new study, the researchers created a "pseudovirus" that was surrounded by SARS-CoV-2 classic crown of spike proteins, but did not contain any actual virus. Exposure to this pseudovirus resulted in damage to the lungs and arteries of an animal model -- proving that the spike protein alone was enough to cause disease. Tissue samples showed inflammation in endothelial cells lining the pulmonary artery walls.

研究者たちは、新研究で、SARS-CoV-2ウイルスのスパイクタンパク質で包まれた「偽ウイルス」を作成し、実際のウイルスは含まれていませんでした。この偽ウイルスを動物モデルに曝露させると、肺や動脈に損傷が見られ、スパイクタンパク質だけでも病気を引き起こすことが確認されました。組織サンプルでは、肺動脈の内皮細胞に炎症が見られました。

pseudovirus 疑似ウイルス

The team then replicated this process in the lab, exposing healthy endothelial cells (which line arteries) to the spike protein. They showed that the spike protein damaged the cells by binding ACE2. This binding disrupted ACE2's molecular signaling to mitochondria (organelles that generate energy for cells), causing the mitochondria to become damaged and fragmented.

さらに、研究チームは実験室でスパイクタンパク質が健康な内皮細胞にどのように損傷を与えるかを再現しました。スパイクタンパク質がアンジオテンシン変換酵素（ACE2）に結合し、細胞に損傷を与えることが明らかになりました。この結合によって、ACE2がミトコンドリアへのシグナル伝達を破壊し、ミトコンドリアが損傷して断片化することが確認されました。

Previous studies have shown a similar effect when cells were exposed to the SARS-CoV-2 virus, but this is the first study to show that the damage occurs when cells are exposed to the spike protein on its own.

これまでの研究では、細胞がSARS-CoV-2ウイルスにさらされた際に似たような損傷が観察されていましたが、スパイクタンパク質そのものが細胞に損傷を与えることを示したのは今回が初めてです。

"If you remove the replicating capabilities of the virus, it still has a major damaging effect on the vascular cells, simply by virtue of its ability to bind to this ACE2 receptor, the S protein receptor, now famous thanks to COVID," Manor explains. "Further studies with mutant spike proteins will also provide new insight towards the infectivity and severity of mutant SARS CoV-2 viruses."

「ウイルスが複製できなくても、スパイクタンパク質が血管細胞に大きな損傷を与えることがわかりました。これは、スパイクタンパク質がACE2受容体に結合する能力によるものです」と、共同上級著者のUri Manor氏は説明しています。「変異型スパイクタンパク質を用いたさらなる研究は、SARS-CoV-2の変異ウイルスがどのように感染し、重症度にどのように影響するかについて新たな知見をもたらすでしょう。」

The researchers next hope to take a closer look at the mechanism by which the disrupted ACE2 protein damages mitochondria and causes them to change shape.

今後、研究者たちは破壊されたACE2タンパク質がミトコンドリアにどのように損傷を与え、ミトコンドリアの形状を変えるかについて詳しく調べる予定です。

関連記事

新型コロナウイルスに関連したACE2は一体どんなものでしょうか？
https://www.cyagen.jp/community/newsletters/issue-20200323.html

３ACE2と腎臓病

ACE2は腎臓で発現され、主に腎細管刷子縁、腎血管内皮と平滑筋細胞及び足細胞に発現する。記事によると、損傷した腎細管で、Ang II上昇は人の腎臓病に更なる腎臓損害になるかもしれない

４ACE2と心血管疾患

ACE2は心筋細胞、心筋線維芽細胞と冠状動脈内皮細胞で幅広く発現する。RAS体系は体液と血圧のバランスを調整し、且つ血管の拡張を維持する。ACE2はRAS体系での重要な調整タンパクである。RAS過度な活性化（血管の収縮増加）或いは血管の収縮減少は機能障害をもたらす。

Renin-Angiotensin-
レニン・アンジオテンシン系 （RAS）
レニン-アンジオテンシン-アルドステロン系(英語: Renin-Angiotensin-Aldosterone System, RAAS)とは、血圧や細胞外容量の調節に関わるホルモン系の総称。レニン-アンギオテンシン-アルドステロン系と呼ばれることもある[1]。血圧低下や腎臓の循環血液量の低下に伴って、活性化される。ウイキペディアより

５、ACE2と糖尿病

６、ACE2と中枢神経系

生物（菌種）起因の降水：気候および水循環における植生の重要な役割

植物の葉の表皮や葉脈には、病原菌であるシュードモナス・シリンガエが生息しています。この菌は、植物の霜害の原因となる氷核活性タンパク質を産生します。シュードモナス・シリンガエが空中に浮遊し、雲の凝結核として機能することから、「生物氷核」との関連が考えられています。さらに、雨や雪といった生物起因の降水において、この菌種が以前考えられていたよりも重要な役割を果たしていることが示唆されています。

生物学が雨を降らせる

Biology Makes The Rain

One of the most important conversations that needs to be happening more in the world right now is the one about how water cycles and the ecosystems and human civilizations that depend on them are largely controlled by the plants and soils of ecosystems.

今、世界でもっと行われるべき最も重要な話題のひとつは、水循環とそれに依存する生態系と人類文明が、生態系の植物と土壌によって大きくコントロールされているという話である。

Forests, grasslands, savannahs, and other heavily-vegetated ecosystems effectively create their own rain and hydrate entire continents.

森林、草原、サバンナなど、植生の多い生態系は、効果的に雨を降らせ、大陸全体を潤している。

Once the vegetation is gone and the soils are dying, the rain becomes erratic and sometimes disappears for years at a time.

いったん植生が失われ、土壌が死滅すると、雨は不規則になり、時には何年も降り続かなくなる。

Weather often becomes more violent and dangerous.

天候はしばしば激しさを増し、危険となる。

The relationships between plants, soils, and climate was a key conversation in the Eat4Earth event via my interview with Walter Jehne.

植物、土壌、気候の関係は、ウォルター・イェーネとのインタビューを通じて、Eat4Earthのイベントでも重要な話題となった。

And in just over one month from now, on July 13th at 2024, a panel conversation on this topic, the topic of "bioprecipitation", is being held by Dr. Cindy E. Morris, a bioprecipitation expert, and Denise Devynck, an expert in ecosystem restoration and food forest cultivation.

そして、今からちょうど1ヶ月後の7月13日、2024で、このテーマ、「バイオプレシピテーション・生物（菌種）起因の降水）をテーマに、生物（菌種）起因の降水の専門家であるシンディ・E・モリス博士と、生態系回復と食べられる森「フードフォレスト」栽培の専門家であるデニース・デヴィンクによるパネル対談が開催される。

Bioprecipitation：生物起因の降水）
forest cultivation　森林育成
food forest ；食べられる森「フードフォレスト

The bioprecipitation conversation is crucial to our collective future.

生物（菌種）起因の降水の話題は、私たちの共同体の未来にとって極めて重要である。

bioprecipitation ：生物（菌種）起因の降水

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Biodiversity: Diverse ecosystems are more effective at maintaining hydrological cycles, as different plant species contribute uniquely to water vapor release.

生物多様性： 多様な生態系は、水循環を維持する上でより効果的である。異なる植物種が水蒸気放出に独自に寄与するからである。

hydrological cycles　水循環

Carbon Sequestration: Forests not only help in restoring rainfall but also sequester carbon, mitigating climate change.

炭素隔離： 森林は降雨量の回復に役立つだけでなく、炭素を隔離し、気候変動を緩和する。

2. Soil Microbial Management

2. 土壌微生物の管理

Healthy soils rich in microbial life can improve water retention and release, influencing local humidity and precipitation.

微生物が多く生息する健康な土壌は、保水・放水を改善し、地域の湿度や降水量に影響を与える。

Soil Restoration: Practices like composting, reduced tillage, and the use of biochar can enhance soil microbial activity, which in turn supports plant growth and water cycles.

土壌の修復： 堆肥化、減耕起、バイオ炭の使用などの実践は、土壌微生物の活性を高め、植物の成長と水循環をサポートする。

composting,：堆肥化
tillage　 耕起（こうき・耕すこと）
biochar バイオ炭
バイオ炭とは、生物資源を材料とした、生物の活性化および環境の改善に効果のある炭化物のことを指し、昔はし尿や家畜排泄物、落ち葉、青草、ゴミなどの廃棄物も肥料として使用した。

Mycorrhizal Fungi: These fungi form symbiotic relationships with plant roots, aiding in water absorption and nutrient exchange, thus promoting healthy vegetation and atmospheric moisture.

菌根菌： 菌根菌は植物の根と共生関係を結び、吸水と栄養交換を助けることで、健全な植生と大気中の水分を促進する。

Mycorrhizal Fungi: 菌根菌
菌根菌（きんこんきん、mycorrhizal fungi）とは、菌根を作って植物と共生する菌類のことである。土壌中の糸状菌が、植物の根の表面または内部に着生したものを菌根と言う。ウイキペディアより

Scientific Research and Technological Applications

科学的研究と技術的応用

1.Biogenic Aerosols Research

1.生物起源エアロゾルの研究

Studying the role of biogenic aerosols (biological particles that influence cloud formation) is critical for understanding and potentially manipulating rainfall patterns.

生物起源エアロゾル（雲粒形成に影響を与える生物学的粒子）の役割を研究することは、降雨パターンを理解し、潜在的に操作するために不可欠である。

Field Studies: Observing natural ecosystems and their influence on weather helps in identifying key biological agents.

フィールド研究： 自然の生態系と気象への影響を観察することは、主要な生物学的要因を特定するのに役立つ。

Laboratory Experiments: Controlled experiments to test the ice-nucleating capabilities of various microorganisms and plant-produced particles.

実験室実験： 様々な微生物や植物が生産する粒子の氷核形成能力を試験するための制御実験。

ice-nucleating　氷核形成

2.Geoengineering and Cloud Seeding

2. 気候工学（ジオエンジニアリング）とクラウド・シーディング（人工降雨）

Biological cloud seeding is an emerging field where natural or engineered biological agents are used to induce rain.

生物学的クラウドシーディングは、天然または人工の生物学的薬剤を用いて雨を降らせる新しい分野である。

cloud seeding：クラウド・シーディング（人工降雨）

Ethical Considerations: Geoengineering approaches must consider ecological impacts and ethical concerns about manipulating natural processes.
Technological Integration: Combining traditional meteorological techniques with biological insights to develop sustainable rain enhancement methods.

倫理的考察： ジオエンジニアリングのアプローチは、生態系への影響と、自然のプロセスを操作することに関する倫理的懸念を考慮しなければならない。
技術の統合： 伝統的な気象学的技術と生物学的洞察を組み合わせて、持続可能な降雨促進法を開発する。

Geoengineering：気候工学（ジオエンジニアリング）
https://www.metsoc.jp/tenki/pdf/2011/2011_07_0003.pdf
気候工学は，太陽放射管理（SRM）と二酸化炭素除去（CDR）の二つに大別される．SRM は太陽入射光を減 らすことで気温を低下させる．CDR は二酸化炭素のシンクを促進するか工学的回収をして地球温暖化の原因を除 去する．例えば海洋に鉄を散布し光合成を促進させる手法が提案されている．

Conclusion

結論

Restoring and managing rainfall through biological means is a promising avenue for addressing water scarcity and mitigating climate change. By leveraging the natural processes of bioprecipitation and vegetation, and by implementing strategic ecological restoration, we can potentially enhance rainfall patterns in a sustainable manner. However, this requires a deep understanding of ecological interactions, continuous research, and careful management to ensure positive outcomes for the environment and human communities.

生物学的手段による降雨の回復と管理は、水不足に対処し、気候変動を緩和するための有望な手段である。生物降水と植生という自然のプロセスを活用し、戦略的な生態学的修復を実施することで、持続可能な方法で降雨パターンを強化できる可能性がある。しかし、そのためには、生態学的相互作用を深く理解し、継続的な研究を行い、環境と人間社会に良い結果をもたらすよう慎重に管理する必要がある。

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＊フードフォレスト：森の多様性で食べ物を育てる
https://note.com/actant_forest/n/n44f643d8766a

「奇跡のリンゴ」で有名な木村秋則さんの著書で印象的なのが、何年もかけて完全無農薬のリンゴづくりに挑戦したもののうまくいかず、もうこれは命を持ってして償うしかないと思い詰め、山の中に入っていき死に場所を探していたその時に、ロープをかけようとした栗の木の根本の土壌の豊かさに気づくシーンだ。木村さんは、森の土が何をされるわけでもなく豊穣な土壌をつくっていることにインスピレーションを受ける。木村さんは、そこから踵を返し、農場に戻り、自然に抗うのではなく、自然に寄り添い、その力を活かすアプローチを模索し始め、ついには完全無農薬のリンゴづくりに成功することになる

続きはウエッブで

＊氷核形成について調べたときに見つけたナショナル ジオグラフィックの記事

降雨バクテリアが雲に乗って世界を巡る
https://natgeo.nikkeibp.co.jp/nng/article/news/14/791/

今回の発表で科学者たちは初めて、生物学と気候の関係、そしてその小さな生物有機体が天候サイクルと共に世界を駆け巡る生態について垣間見ることになった。

新しい研究によると、雲に生息している“雨を作るバクテリア”は、その生息域を世界中に広げる手段として雨を降らせるようになったのかもしれない。　今回の発表で科学者たちは初めて、生物学と気候の関係、そしてその小さな生物有機体が天候サイクルと共に世界を駆け巡る生態について垣間見ることになった。

アメリカ、ルイジアナ州立大学の微生物学者ブレント・クリストナー氏による以前の研究では、氷核形成体と呼ばれる有機体が世界中の雨、雪、雹（ひょう）の中で見つかっている。この有機体が十分な濃度になると、雲中の氷を形成する効率的な要因になる可能性が高いことがクリストナー氏の研究で知られている。

氷が雪や雨の基になるには、「氷核」と呼ばれる微粒子の1種に付着する必要がある。摂氏10度を超える温度で活性化する氷核形成体の大部分は、生物学的（バクテリア）氷核であることが確認されている。同氏はこれまでこの有機体の発生源を特定することができていなかった。しかし、最近の研究で南極大陸、カナダのユーコン準州、フランスのアルプスといった広い範囲の雪、土壌、そして苗木にその起源があることを確認した。