私たちの体を支え、鼓動を刻み続ける「筋肉」という神秘の組織に、今、科学の光がこれまで以上に深く差し込んでいます。2019年07月11日、中部大学の新谷正嶺助教を中心とする研究チームは、東京大学や東大発ベンチャーであるＵＴ―Ｈｅａｒｔ研究所と共同で、筋肉の複雑な挙動を極めて正確に再現する「数理モデル」の開発に成功したと発表しました。この革新的な成果は、イギリスの著名な科学誌である『サイエンティフィック・リポーツ』にも掲載され、世界中から大きな注目を浴びています。
そもそも「数理モデル」とは、自然界の現象を数学の式を用いてコンピューター上に再現する仕組みのことです。今回の研究が画期的なのは、筋肉の階層構造を忠実にシミュレーションへ落とし込んだ点にあります。これまでは難しかった、筋肉が収縮する際の微細な変化をデジタル空間で完璧に描き出すことが可能になりました。SNS上でも「医療の未来が大きく変わるかもしれない」「カブトムシの動きまで計算できるなんて驚きだ」といった、期待と驚愕の声が数多く寄せられています。
タンパク質の「ゆがみ」まで捉える驚異の再現性
今回再現の対象となったのは、心臓を動かす心筋や骨格を支える筋肉として知られる「横紋筋」という組織です。筋肉の最小単位では、「ミオシン」と「アクチン」という2種類のタンパク質が、まるでお互いの隙間を滑り込むように行き来することで伸縮が生じます。このミクロの動きこそが生命の躍動の源泉ですが、従来の研究ではこの動きを正確な数式として確立することは困難を極めていました。しかし、新谷助教らは繊維の水平方向の動きだけでなく、垂直方向に生じる「ゆがみ」まで計算に組み込んだのです。
この「垂直方向のゆがみ」を考慮したことで、隣り合う繊維へと動きが伝播し、筋肉全体が連動して伸び縮みする様子が鮮やかに再現されました。硬さなどの数値を入力するだけで、あらゆる生物の筋肉へと応用できる汎用性の高さも魅力の一つでしょう。実際に、人間の心臓の動きはもちろんのこと、その約5万倍という驚異的なスピードで収縮するカブトムシの飛翔筋までもが、この数式によって見事にシミュレートされました。生命の壁を越えたこの統一的な法則の発見には、知的好奇心を刺激されずにはいられません。
私自身の見解を述べさせていただくなら、この技術は単なるシミュレーションの枠を超えた「命のバックアップ」になり得ると感じています。筋肉のどの部分に異常があるかを数値で特定できるため、心不全などの深刻な疾患を事前に察知する診断ツールとしての活躍が期待されます。病にかかってから治すのではなく、数理モデルによって未来の健康を予測する。そんな新しい医療の形が、2019年07月11日のこの発表を起点として、着実に現実のものになろうとしているのではないでしょうか。
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