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ゲスト執筆者 2024年4月3日 英語
法医学が説明するフケ

https://micro-bites.org/2024/04/03/dandruff-as-explained-by-forensic-science/

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法医学が説明するフケ
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法医学的分析は犯罪捜査の基本である。法医学で使用される重要な技術のひとつはDNA技術であり、遺伝子の構成に基づいて極めて正確に個人を特定するものである。唾液、血液、毛髪は、犯罪現場からDNAを抽出するために最も一般的に使用される生物学的サンプルである。

近年、フケがDNAの新たな生物学的サンプルとして浮上している。フケは一般的な皮膚疾患で、乾燥とかゆみを引き起こし、頭皮の古い角質を破砕する。この症状の原因として考えられるのは、頭皮の自然な微生物群（マラセチア酵母の一種）と皮脂（油）の分泌、炎症の間の複雑な相互作用である。マラセチアは親油性の常在酵母で、皮脂腺が豊富な皮膚領域に存在する1。Malassezia resticta、M. globosa、M. sloofiae、M. furfur、M. obtuse、M. pachydermatis、M. sympodialisの7種がフケの発生に関係している2。マラセチア属とともに、細菌種である表皮ブドウ球菌と黄色ブドウ球菌も頭皮のフケに関連することが知られている1,3。

フケ形成のメカニズム

M. restrictaが組織毒性と皮膚バリアの障害を引き起こすことは実証されている。研究によると、マラセチア属菌の細胞外分泌物がフケの原因となり、パターン認識受容体（PRR）を介して宿主と直接相互作用することが示されている。マラセチアはリパーゼやホスホリパーゼなどの酵素を分泌し、皮膚表面の皮脂を脂肪酸に分解する。アラキドン酸やオレイン酸などの不飽和脂肪酸が皮膚表面に高濃度に存在すると、上皮バリアの破壊、炎症、表皮の増殖を引き起こす。排泄物とは別に、PRRはマラセチアを直接識別し、下流の炎症経路を誘発することができる。さらに、マラセチアは周囲の培地のpHを上昇させる不飽和脂肪酸を産生し、これは黄色ブドウ球菌の増殖とケラチノサイトへの付着に理想的である。頭皮病変部におけるブドウ球菌の相対的な存在量とレベルの上昇は、フケの鱗屑やかゆみ、表皮のバリア機能低下と正の関係がある1。

フケの発生機序を示した図（Canvaを用いて筆者作成）
フケには3つの病因が特定されることが多い： マラセチア酵母、皮脂腺からの皮脂分泌、そして個人の脆弱性である。人間の皮脂には、トリグリセリド、脂肪酸、ワックスエステル、ステロールエステル、コレステロール、コレステロールエステル、スクワレンなどが複雑に混ざっている。これらのトリグリセリドやエステルは、頭皮の常在微生物によって、ジグリセリド、モノグリセリド、成分を含まない脂肪酸に変換される。したがって、皮脂腺の活性が高まると、マラセチア属の微生物にとって新たな食物源が利用可能になる。これらの微生物が分泌するリパーゼは、周囲にあるあらゆるトリグリセリドを分解し、その成長と増殖に重要な飽和脂肪酸を消費し、不飽和脂肪酸を皮膚に残す。その結果、頭皮のかゆみや剥がれを引き起こす4。

マラセチア属の過剰コロニー形成、頭皮の細菌種の不均衡、表皮バリアの機能障害、皮脂由来の脂肪酸代謝産物の産生増加、スクアレン過酸化、血管周囲の白血球浸潤など、数多くの要因がフケ症の病因に関与している。これらの因子は、別々に、あるいは複合的に、軽度の皮膚炎症を引き起こし、免疫反応を活性化する。その結果、基底層の表皮ケラチノサイト（皮膚細胞）が増殖し、これが連続して角化細胞（死んだ皮膚細胞）の産生と脱落に寄与する。この状態が臨床的にフケ症として特徴づけられる5。

法医学におけるフケ

DNAの供給源としてフケを利用することには、いくつかの利点がある。まず、フケは簡単に入手でき、非侵襲的なサンプルである。フケは個人から、あるいは衣服やクシなどさまざまな身の回り品から簡単に採取することができる。第二に、他のサンプルと比較すると、フケはより安定しており、劣化の影響を受けにくい。さらに、フケには高濃度のDNAが含まれているため、犯罪現場のサンプルとして価値が高く、DNAを分析するための優れた材料となる。犯罪捜査だけでなく、集団災害の犠牲者や行方不明者の身元確認のためのDNA抽出や、集団における遺伝的変異の研究にもフケ試料は利用できる。

最近、Pawan MandalとIsha Rajputは、フケのサンプルから高品質のDNAを分離するための、法医学的捜査に使用できるシンプルで費用効果の高い方法を提供した。この研究では、滅菌櫛を用いて50人からフケ試料を採取した。10％漂白剤溶液を使用して、サンプルから汚染物質を除去した。その後、風乾したサンプルを用いて、市販のDNA抽出キットを用いてDNAを抽出した。DNAはさらに量と質を分析し、ポリメラーゼ連鎖反応によって増幅し、さらなる検査に十分なコピーを作成した。増幅されたDNAはゲル電気泳動で可視化された。この方法で抽出されたDNAは濃度が高く純度も高いため、塩基配列の決定やジェノタイピングなどの下流工程に適していた。さらに、この方法はテストしたすべてのフケサンプルについて、強力で再現性のあるプロファイルを生成した。

研究者らが使用した方法を示す図（Canvaを使用して著者が作成）
ケーススタディ

2004年、イギリス人男性アンドリュー・ピアソンは、強盗罪で12年、銃器所持で連続3年の実刑判決を受けた。彼が犯行現場にいた証拠は、彼の唾液サンプルのDNAと、19936年の強盗時にマスクとして着用していたストッキングから発見されたフケのDNAを照合することによって発見された。

元の記事へのリンク 元の記事 P. Mandal, and I. Rajput, Isolation and extraction of DNA from dandruff： A novel approach for forensic science, International Research Journal of Engineering and Technology, 10(5), 481-487, May 2023. DOI: 10.13140/RG.2.2.20518.29766

追加情報源

R. Tao, R. Li, R. Wang. 脂漏性皮膚炎およびフケ症における皮膚マイクロバイオームの変化： A systematic review. Experimental Dermatology, 30(10), 1546-1553, October 2021. DOI: 10.1111/exd.14450.
S. Ranganathan and T. Mukhopadhyay. フケ： 最も商業的に利用されている皮膚病。Indian Journal of Dermatology, 55(2), 130-134, April-June 2010. doi: 10.4103/0019-5154-62734.
R. Saxena, P. Mittal, C. Clavaud, D.B. Dhakan, P. Hegde, et al. 健康な頭皮とフケ症のある頭皮のマイクロバイオームの比較から、頭皮の健康における常在菌の役割が明らかになった。Frontiers in Cellular and Infection Microbiology, 8, October 2018. DOI: 10.3389/fcimb.2018.00346.
B.I.ロ、T.L.ドーソン。脂漏性皮膚炎とフケの病因における皮脂腺活性と頭皮の微絨毛代謝の役割。Journal of Investigative Dermatology Symposium Proceedings, 10(3), 194-197, December 2005. DOI: 10.1111/j.1087-0024.2005.10104.x.
S.L.Limbu、T.S.Purba、M.Harries、T.C.Wikramanayake、M.Miteva、他。フケ症発症の毛包中心的視点： この厄介な症状は、天然の分泌メカニズムの変化によって引き起こされるのだろうか？BioEssays, 43(10), 2100005, October 2021. DOI: 10.1002/bies.202100005.
https://www.cbsnews.com/news/bandit-undone-by-his-dandruff/
注目の画像： Canvaを使用して著者が作成

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カテゴリー: 英語 タグ: DNA, 科学捜査, 酵母 この投稿のパーマリンク パーマリンクをブックマークする
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