オートファジーと断食：ノーベル賞受賞から10年

2016年10月3日、カロリンスカ研究所のノーベル委員会（Nobel Assembly）は、オートファジーの仕組みを発見した功績により、大隅良典博士に生理学・医学賞を授与しました。それから10年が経過し、断食の世界では「オートファジー」が最も頻繁に引用される言葉の一つとなっています。ただし、この賞は1990年代にパン酵母を用いて行われた基礎的な細胞生物学の研究に対するものであり、人が何時間断食すべきかについては何も示していません。

オートファジーとは何か

プレスリリースでは、オートファジーを「細胞内の成分を分解し、再利用するための基本的なプロセス」と説明しています。この言葉はギリシャ語の auto-（「自分自身」）と phagein（「食べる」）に由来しており、文字通りには「自己貪食（自分自身を食べること）」という意味になります。

ノーベル委員会が提示するメカニズムは以下の通りです。

1. 細胞内で膜が形成され、損傷したタンパク質やオルガネラなど、細胞自身の内容物の一部を包み込みます。この袋状の小胞（vesicle）はオートファゴソームと呼ばれます。
2. オートファゴソームは、消化酵素で満たされた区画であるリソソームへと移動します。
3. 両者が融合し、内容はより小さな構成要素へと分解されます。
4. これらの構成要素は、細胞にとって栄養素となり、再生のための材料となります。

この概念自体は2016年に新しいものではありませんでした。プレスリリースによると、この考え方は1960年代に登場しました。研究者たちが初めて、細胞がこの方法で自身の内容物を破壊することを知った時期です。リソソームの発見により1974年にノーベル賞を受賞したクリスチャン・ドゥーヴ（Christian de Duve）が、「オートファジー」という用語を生み出しました。しかし、このプロセスの研究は困難であり、その仕組みについてはほとんど知られていませんでした。

授賞の対象となったのは、実際にはどのような研究だったのか

大隅博士は1988年に自身の研究室を設立し、酵母の液胞におけるタンパク質分解へと研究方向を転換しました。酵母の液胞は、ヒト細胞のリソソームに相当する構造です。酵母は培養が容易で遺伝子の発見に適していますが、その細胞は小さく、当時、酵母にオートファジーが存在すること自体もまだ確実ではありませんでした。

彼の重要な実験は、明快な論理的推論に基づくものでした。もしオートファジーが実際に起こっているならば、オートファゴソームは液胞へ運ばれ、観察できないほど速やかに分解されてしまうはずです。そこで彼は、液胞内の分解酵素を持たない変異酵母を用い、栄養を断つことでオートファジーを誘導しました。数時間以内に、液胞内には分解されずに残った小さな小胞が蓄積しました。これこそがオートファゴソームです。この成果は1992年に発表され、酵母にオートファジーが存在することを証明するとともに、より重要なのは、オートファジーが機能している場合とそうでない場合を見分ける手段を与えたことでした。

ここから研究は遺伝学的なアプローチへと進みました。大隅博士は酵母細胞にランダムな変異を誘発する化学物質を処理し、オートファジーを誘導した上で、小胞が蓄積しない細胞を探しました。最初の発見からわずか1年以内に、オートファジーに必要な最初の遺伝子を同定することに成功しました。プレスリリースによれば、数千もの変異酵母株を研究し、プロセスに必須の15の遺伝子を同定した後、それらがコードするタンパク質の機能を解明したとされています。これは、オートファゴソームが開始・形成される各段階を個別に制御するタンパク質およびタンパク質複合体のカスケードです。

医学にとって最も重要だったのは、最後のステップでした。ノーベル委員会では、「ほぼ同一のメカニズムが私たちの細胞でも作動している」と述べられています。これにより、研究者たちはヒトにおけるオートファジーを研究するためのツールを手に入れました。

ノーベル委員会が飢餓について述べたこと

ここで断食という話題が出てきますが、慎重に扱う必要があります。

プレスリリースには、オートファジーは「エネルギーと細胞成分のリニューアルのための構成要素を素早く供給することができ、したがって飢餓やその他の種類のストレスに対する細胞反応にとって不可欠である」と記載されています。また、オートファジーが重要な生理的プロセスの一つとして「飢餓への適応」が挙げられています。

さらに、オートファジーは食物だけに限らず、感染後に侵入した細菌やウイルスを排除すること、胚発生や細胞分化、そして損傷したタンパク質やオルガネラ（小器官）を取り除くことにも関連付けられています。後者は老化の負の影響に対抗するために「重要な品質管理メカニズム」と呼ばれています。委員会によれば、オートファジーの障害はパーキンソン病、2型糖尿病、がんなどの疾患と関連しており、オートファジー遺伝子の変異は遺伝性疾患を引き起こす可能性があります。

これらの記述がどのような種類のものであるか、注目してください。それらはすべて細胞についてのものです。大隅氏の実験での飢餓とは、実験室での培養において栄養分を奪われた酵母細胞のことでした。

断食について何が言え、何が言えないのか

何が支持されているか。 栄養の不足は、細胞レベルでのオートファジーの引き金となり、大隅良典氏が見つけた酵母中のメカニズムには、ヒトの細胞にも密接に対応する仕組みがあります。オートファジーが、栄養素が不足した際に細胞が応答する方法の一部であるとは言えます。

何を示していないか。

• ヒトにおけるタイミングに関する情報はありません。 プレスリリースには、断食している人においてオートファジーがいつ開始し、いつピークに達するかを示す時間数は含まれていません。「数時間以内」という表現は、顕微鏡下で液胞を機能不全にした酵母に関する記述であり、ヒトの身体の話ではありません。
• 断食試験はありません。 この賞は、人が断食を行うことに関する研究に対して授与されたものではなく、プレスリリースではそのような研究も引用されていません。
• 健康上の約束はありません。 オートファジーの障害と疾患との関連があることは、断食によってオートファジーを増進させることでそれらの疾患を予防または治療できることを意味しません。プレスリリースでは、2016年時点でオートファジーを標的とする医薬品に向けた研究は進行中であり、完了していないことが述べられています。
• 量が増えれば必ずしも良いわけではありません。 この文書では、オートファジーが多様な役割を持つ調節されたプロセスとして説明されています。しかし、それを高めることが常に望ましいとは述べられていません。

したがって、特定の長さの断食が「オートファジーを活性化する」と読んだ場合は、その出典が何かを確認してください。2016年のノーベル賞はその根拠ではありません。この文書の証拠によれば、ヒトの断食中にオートファジーがいつ起こるかについては確立されていません。

これは、断食アプリにおけるオートファジー指標の読み取り方についても同じです。QoFastでは、タイマーがオートファジーフェーズを表示している時刻は、断食時間に基づいたアプリ側の推定値です。これは現在どの段階の断食にいるかを示すガイドであり、細胞内で実際に何が起きているかを測定したものではありません。これらのフェーズをアプリがどのように提示するかについては、当社のオートファジーページと断食ステージの概要で説明しており、「ケトーシスと断食の科学」に関する記事 ケトーシスと断食の科学：知っておくべきこと では隣接するステージについて詳しく解説しています。

断食に関するコンテンツは一般的な情報であり、医療アドバイスではありません。妊娠中または授乳中の方、糖尿病の方や血糖値を下げる薬を服用している方、摂食障害の既往歴がある方、その他の定期的に服用している薬がある方、18歳未満の方は、断食を行う前に医師にご相談ください。オートファジーの研究結果だけを根拠にして、病気を治療したり予防したりするために断食を行わないでください。

QoFastは、iPhoneおよびAndroid向けの断食トラッカーアプリで、間欠的断食や数日間にわたる長期ファスティングに対応しています。断食した時間に基づき、現在アプリが推定しているフェーズ（脂肪燃焼、ケトーシス、オートファジー）をリアルタイムで表示します。これは一般的な情報の提供であり、医療アドバイスではありません。ダウンロードは無料で、オプションとしてProサブスクリプションを提供しています：App Store および Google Play。

よくある質問

オートファジーでノーベル賞を受賞したのは誰ですか？ 大隅良典氏は、2016年10月3日に発表された生理学・医学分野のノーベル賞を、オートファジーのメカニズムに関する発見によって受賞しました。

ノーベル賞は、断食がヒトにおいてオートファジーを引き起こすことを証明したのですか？ いいえ。この賞は、酵母を用いた実験によりオートファジーに関わる遺伝子とメカニズムを特定した業績を認めたものです。公式リリースでは、オートファジーが飢餓に対する細胞応答にとって不可欠であると述べられていますが、ヒトを対象とした断食研究については報告されていません。

オートファジーが始まるまでには、何時間の断食が必要ですか？ ノーベル賞の公式リリースにはそのような数値は記載されておらず、ヒトにおけるタイミングも同リリースでは確立されていません。QoFastなどのアプリに表示される時間目安は推定値です。

出典

• The Nobel Assembly at Karolinska Institutet. "The Nobel Prize in Physiology or Medicine 2016: Press release." 3 October 2016. nobelprize.org/prizes/medicine/2016/press-release