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科学を追究する3人のティーンエージャー

「グリルチキンには隠れた危険性があります。癌細胞はどのように耐性を持つのでしょうか。室内空気質と喘息には関係があります」ローレン・ホッジらは語りかける。ここでは、65万ビューを超える Lauren Hodge らのTED講演を訳し、3人の研究と科学に対する情熱の源について理解する。

要約

2011年Googleサイエンスフェアで優勝を勝ち取ったのは3人の若い女性でした。TEDxWomenの場でローレン・ホッジ、シュリー・ボーズ、ネオミ・シャーが彼女たちのすごい研究プロジェクトについて説明し、科学に対する情熱がどこから来ているのか語ってくれます。

Lauren Hodge won the 2011 Google Science Fair in the age 13-14 category. Shree Bose was the grand prize winner at the 2011 Google Science Fair. Naomi Shah won the 2011 Google Science Fair in the age 15-16 category.

 

1 グリルチキンには隠れた危険性がある

(ローレン・ホッジ) レストランでより健康的な料理を食べようと思ったら グリルチキンとフライドチキンのどちらにしますか? 多くの人はグリルチキンと答えるでしょう。グリルチキンの方が脂肪が少なく カロリーが低いですものね。でもグリルチキンには隠れた危険性があるのです。それは複素環アミンです。特にメチル-フェニル-イミダゾピリジン 別名PhIPという・・・ 特にメチル-フェニル-イミダゾピリジン。別名PhIPという・・・ (笑) 免疫原性 発癌性物質です。

 

2 発癌性とは細胞の異常な成長を引き起こしうる物質や作因

発癌性とは 細胞の異常な成長を 引き起こしうる物質や作因のことで 増殖した異常細胞は転移し体内に拡散することになります。複素環アミンは アンモニアにおいて 水素の1つ以上が 複雑な置換基に代わっている 有機化合物です。酸化防止剤は この複素環アミンを 減らすことが知られています。しかしその方法や理由は まだ解明されていません。これは5つの団体による発癌性リスク分類結果ですが ご覧の通り PhIPが安全であると判断している団体はなく 食品から減らす必要を示しています。

 

3 13歳の子がこんなことを考えるのは不思議かもしれません

13歳の子がこんなことを考えるのは不思議かもしれません。色々な出来事が重なったんです。お医者様のところで見た訴訟の記事が最初でした (笑) 責任ある医療のための医師会と 7つのファーストフードレストランの間の訴訟です。チキンが発癌物質を含んでいたから訴えられたわけではなく 製品に危険性がある場合に明示的な警告を義務づける カリフォルニア州法Prop 65のため 訴えられたのです。

 

4 もしかするとマリネすることで発癌性が弱まるのでは?

これを聞いて驚きました。一見無害そうなグリルチキンの持つ危険を なぜみんな知らないのかと 不思議に思いました。それからある晩に 母がグリルチキンを作っているのを見て レモン汁でマリネされたチキンの縁が 白く変色しているのに気づきました。後に生物学の授業でこれは変性と呼ばれる現象で タンパク質が変形して 化学的性質を失うのだと知りました。この2つのことを組み合わせて仮説を立てました。もしかすると マリネすることで発癌性が弱まるのでは? それはpHの違いのためだろうか?

 

5 実験施設の見つけ方

そうやってアイデアが生まれ プロジェクトと仮説ができました。次のステップは何でしょう? 実験施設を見つける必要がありました。私の学校には設備がなかったからです。簡単だろうと思っていましたが 家から5時間以内のところにいる 200人くらいにメールして 協力してもいいという返事は1つだけでした。他の多くの人は返事がないか 時間や設備がないので 助けられないという答えでした。車でその研究施設に 何度も通うのは大変でしたが 本物の研究施設で作業できるチャンスです。そうやって研究に取り組み始めました。

 

6 準備、化学物質の抽出、質量分析の3段階

第一段階は家で行い チキンをマリネにし グリルしたものをため込んで 研究施設に持って行く準備をしました。第二段階はペンシルバニア大学の メインキャンパスにある研究施設で行った 化学物質の抽出です。装置に通してチキンから 必要な物質を分離できるよう pHの調整をしました。最終段階は試料の 高速液体クロマトグラフィー 質量分析です。化合物を分離して分析し チキンに発癌物質が どれだけ含まれるのか正確に測定しました。

 

7 レモン汁をかけると発癌物質が98%減った

データを調べて驚くことが分かりました。マリネの材料5つのうちの4つで 発癌物質の形成が抑えられていたのです。対照群となる マリネしていないチキンと比べて レモン汁の効果が一番高く 発癌物質が 98%減りました。塩水やブラウンシュガーのマリネも かなり効果があり 発癌物質が60%減りました。オリーブ油はPhIP形成が若干減りましたが ほとんど無視できるくらいでした。醤油はデータのバラツキが大きく 結論が出ませんでしたが むしろ発癌物質を 増やすように見えました。最初考えていなかった別の重要な要因に 加熱時間があります。加熱時間が長くなると 発癌物質の量が急速に増えたのです。実験の結果から言える最良のチキングリルの作り方は 生焼けは駄目ですが 決して焦がさず 焼きすぎず レモン汁かブラウンシュガーか塩水で マリネにするということです(拍手)

 

8 今後皆さんはチキンをどう料理しますか?

この発見について皆さんに質問があります。命を救うかもしれない簡単な調理法の変更を しようと思いますか? マリネしていないグリルチキンを食べたら きっと癌になって死ぬとは言いませんが 発癌物質の潜在的危険を減らすために できることは何であれ きっと生活の質を向上させるでしょう。そうする価値があると思いますか? 今後皆さんはチキンをどう料理しますか?(拍手)

 

9 色を変えれば子どもたちも野菜を食べるようになる?

こんにちは シュリー・ボーズです。17-18歳クラスで優勝し 大賞も受賞しました。皆さん しなびた青いホウレンソウを 手にした 小さな女の子を 想像してみてください。色を変えれば 子どもたちも野菜を食べるようになると その子が 主張していたら どう思いますか。可笑しいですよね。それがかつての私です。最初のサイエンスフェアでのプロジェクトでした。今はもう少し手の込んだことをやっています。兄のパナキ・ボーズは 代数の初歩もよく知らない私に 原子とは何か説明しようと 長い時間つきあってくれました。両親には科学フェアのプロジェクトをやるたびに迷惑をかけました。リモコン式ゴミ箱もその1つでした(笑)

 

10 祖父の癌をきっかけにして癌研究に取り組もうと思い立った

高校1年の終わりの夏に 祖父が癌で亡くなりました。家族がその悲しみに浸るのを見て こんなことを他の家族に 味合わせたくはないと思いました。高校1年の生物学の 大いなる知識で身を固め 癌研究に取り組もうと思い立ちました。15の時です いい計画でしょう? それで研究室で指導を受けさせてほしいと 近くの大学教授たちにメールを送り始めました。1人を除いてみんな断られました。そして次の夏に テキサス州フォートワースにある ノーステキサス大学ヘルスセンターの バス博士の下で働くようになりました。それがこの研究の始まりです。

 

11 70人に1人の女性が卵巣癌と診断され、100人に1人が卵巣癌で亡くなる

卵巣癌というのは 多くの人が知らないか ほとんど気にかけていない癌です。でもこれはアメリカで女性の 癌による死亡の5番目の要因になっています。70人に1人の女性が 卵巣癌と診断されます。100人に1人が 卵巣癌で亡くなります。化学療法は今日 癌治療で最も効果の高い方法で 癌細胞を殺すために 多量の化学物質を投与します。シスプラチンは 卵巣癌の化学療法でよく使われる薬です。実験室で作れる比較的単純な分子で 癌細胞のDNAにダメージを与え 細胞を自滅させます。いいですよね? でも問題があって 得てして薬に対する耐性が生じるのです。癌が消えたと言われ 数年して再発したときには もう薬が効かなくなっているのです。これは大きな問題です。今日の化学療法で 最大の問題でしょう。

 

12 卵巣癌細胞はどのように耐性を持つようになるのか

それで私たちは卵巣癌細胞が シスプラチンに対してどのように耐性を持つようになるのか 解明したいと思いました。もしそれが解明できれば そのような耐性ができるのを 防ぐことだって できるかもしれません。それが私たちの取り組んだ課題でした。そしてそれは AMPキナーゼと呼ばれるタンパク質に 関係がありそうだと考えました。そこで このタンパク質を阻害する実験をしてみたところ 大きな変化がありました。スライドで左側の 耐性のない方では 細胞は薬に反応しますが このタンパク質を阻害すると 死ぬ細胞を表す色の付いた点は 数が減ります。一方右側の耐性のある方では 同じ処置に対して 死ぬ細胞の数が増えるのです。

 

13 タンパク質が非耐性細胞を耐性細胞に変えている

この画面上の点は いったい何を意味するのでしょう? このタンパク質が 非耐性細胞を耐性細胞に 変えているということです。実際には 細胞が耐性を持つよう 細胞自体を変えているのかもしれません。これはすごいことです。やってきた患者が この薬に耐性を持っていたとき このタンパク質を阻害する化学物質を与えることで その人を同じ薬で 再び治療できるようになります。これは化学療法の有効性に大きな意味を持ち 他の様々な種類の癌にも適用できるかもしれません。これが私の研究で 将来研究することを改めて考えさせてくれました。このタンパク質が正確には何をするのか解明し さらには将来の化学療法の有効性のためにもなります。癌を持つおじいちゃんたちも 孫と過ごす時間を もっと持てるようになるかもしれません。

 

14 情熱を傾けられるものを見つけること

でも私にとってこれは単に研究ということではありません。それは自分の情熱を見出すということでもあったのです。それがGoogleグローバル科学フェアの 大賞を取ることの意味です。いい写真でしょう? すごく興奮したし ものすごい名誉でした。それ以来 素敵なことがいろいろありました。大統領にも会えたし このステージに立って 皆さんの前で話すことにもなりました。でも私の旅は研究がすべてではありません。情熱を傾けられるものを見つけること。その時は何をやっているのか分からなくとも 自分の可能性を開いていくということ。インスピレーションと 意志と 科学への興味を失わず 学び続け 成長し続けること。何にせよ 私の物語は しなびたホウレンソウから始まったんですから それ以上悪くなることはありません。ありがとうございました(拍手)

 

15 室内空気質と喘息の関係について

皆さんこんにちは ネオミ・シャーです。今日は 私の研究している 「室内空気質と喘息の関係」 についてお話しします。喘息で亡くなる人は 世界で年に160万人。20秒に1人です。人は9割以上の時間を屋内で過ごしています。そして喘息の経済的な負担は HIVと結核を合わせたよりも大きいのです。これらの統計データには 強い衝撃を受けましたが 私が研究へと駆り立てられたのは 慢性アレルギーにいつも苦しんでいる 父と兄を見ていたからでした。私には不思議でした。なぜ花粉シーズンを過ぎても アレルギーの症状が続くのか?

 

16 肺の健康に環境要因が与える影響を定量的に評価するモデル

この疑問を胸に研究にとりかかり 室内の汚染物質が怪しいことが すぐ分かりました。このことに気づいてすぐ 4つの主要な汚染物質と 喘息患者の肺の健康状態に対する その影響について調べました。最初は単に4つのうちのどれが 喘息患者の肺の健康に一番大きな影響があるか 見つけようとしていました。しかしすぐに 喘息患者の肺の健康に対する 環境中の汚染物質の影響を 定量的に評価するための 新しい計算モデルを作りました。肺の健康に 環境要因が与える影響を 定量的に評価するモデルが これまでなかったことに驚きました。これはとても重要なことに思えたからです。

 

17 揮発性有機化合物は喘息患者の肺の健康に悪い影響がある

それを踏まえて さらに調査と研究を続け すっかり没頭するようになりました。環境の改善すべき点を特定する方法が分かれば もっと効果的に 喘息患者を手当する方法だって 見つけられるかもしれないと思ったからです。たとえば揮発性有機化合物は 学校や職場などで見られる 化学的汚染物質です。どこにでもあります。揮発性有機化合物は 現在アメリカの大気汚染防止法の 規制対象になっていません。これは驚くべきことです。揮発性有機化合物は 喘息患者の肺の健康にとても悪い影響があると 研究を通して分かったからです。これは規制してしかるべきです。

 

18 私の作った対話的ソフトウェアモデル

今日は私の作った 対話的ソフトウェアモデルをご覧に入れようと思います。私のノートPCに入っています。今日はボランティアとして 客席のジュリーに協力してもらいました。私のソフトウェアにジュリーのデータを あらかじめ入力してあります。これは誰にでも使えます。皆さんにジュリーの立場になって あるいは皆さんに近しい誰か 喘息や肺疾患を持つ人の立場になって 考えてほしいと思います。ジュリーが喘息治療のため お医者様のところに行くと お医者様はジュリーを座らせて 最大呼気速度を測定します。これは彼女が 一呼吸ではき出せる空気量です。

 

19 ステロイドと薬と吸入器を処方しないといけない?

この最大呼気速度を ソフトウェアに入力しました。それから彼女の年齢と性別と身長も入れます。住んでいる家の汚染物質レベルは 平均的であるとします。そして「肺機能レポート」という ボタンをクリックすると このようなレポートが生成されます。このレポートで私の研究の要点がよくわかります。これが示しているのは 右上のグラフを見ていただくと ジュリーの実際の最大呼気速度が 黄色い棒で示されています。お医者様のところで測った値です。下にある青い棒は 彼女の年齢 性別 身長を元にした 健康な肺における 最大呼気速度のあるべき値です。黄色い棒と青い棒の差を見たお医者様は言うでしょう 「ああこれは ステロイドと薬と吸入器を 処方しないといけないな」

 

20 「家に帰ったら空気フィルターを掃除するといい」

皆さん こんな世界を想像してください。ステロイドと薬と 吸入器を処方するかわりに お医者様がジュリーにこう言うのです。「家に帰ったら空気フィルターを掃除するといい。家や職場や学校の エアダクトを掃除して お香やろうそくは使わないように。家を改修するなら カーペットは取り払ってフローリングにするように」 この解決法の方が自然で 持続可能で 長期的な投資になります。私たちだけでなく 後の世代のためにもなります。ジュリーが家や仕事場や学校で 環境的な解決策に取り組むなら 彼女の周りのみんなにも効果をもたらします。

 

21 「銃に弾を込めるのは遺伝だが、引き金を引くのは環境」

この研究に私は情熱を持っており これを続けて 喘息以外の呼吸器疾患や もっと多くの汚染物質にも広げていきたいと思っています。今日の話を終えるにあたって 皆さんに覚えておいてほしい言葉があります。「銃に弾を込めるのは遺伝だが 引き金を引くのは環境である」 この研究をしている間 この言葉にとても影響を受けました。環境というのはマクロ的なもので 空気の質や天候なんて 変えることはできないんだと 多くの人が思っているように感じたからです。

 

22 きれいな空気と良い生活の質をすべての人に

でも私たち1人ひとりが 家や学校や職場でイニシアチブを取れば 空気の質に大きな違いを生み出せます。私たちは9割の時間を屋内で過ごしているのですから。そして空気の質や空気中の汚染物質は 喘息や呼吸器疾患を持つ人をはじめ すべての人の肺の健康状態に 大きな影響を持っているのです。だからよりきれいな空気と より良い生活の質を 将来の世代も含め すべての人が手にする 世界を想像してほしいのです。ありがとうございました(拍手)

 

最後に

ホッジはグリルチキンにレモン汁をかけることで発癌の危険性を下げられることを学んだ。ボーズはタンパク質が非耐性細胞を耐性細胞に変えていることを学んだ。シャーは室内空気質と喘息の関係から空気中の汚染物質の影響を学んだ。情熱は身近なところに

和訳してくださった Yasushi Aoki 氏、レビューしてくださった Natsuhiko Mizutani 氏に感謝する(2011年12月)。

偶然の科学


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