いつかてんかんの新しい治療法になる可能性があるもので、カリフォルニア大学サンフランシスコ校、カリフォルニア大学サンタクルーズ校、カリフォルニア大学バークレー校の研究者らは、ニューロンの発作様活動を防ぐために光パルスを使用した。
研究者らは、治療の一環としててんかん患者から摘出した脳組織を使用した。
最終的には、この技術が発作の原因となる脳組織を除去する手術に取って代わり、薬物療法で症状をコントロールできない患者にとって侵襲性の低い選択肢となることを彼らは期待している。
研究チームは、光遺伝学として知られる方法を使用した。この方法では、無害なウイルスを利用して、光パルスでオン/オフを切り替えることができる脳内の特定のニューロンセットに、微生物から光に敏感な遺伝子を届ける。
これは、生きた人間の脳組織における発作活動を制御するために光遺伝学を使用できることを初めて実証したものであり、他の神経疾患や神経疾患に対する新たな治療への扉を開きます。
「これは、てんかんやその他の疾患を治療するための強力な新しい方法に向けた大きな一歩を表しています」と、神経外科学の助教授であり、この研究の共同上級著者でもあるトマシュ・ノヴァコウスキー博士は述べた。 自然神経科学。
てんかんのスパイクを抑える
数週間かかったこの研究を完了するのに十分な長さの組織を生き続けるために、研究者らは頭蓋骨内の状態を模倣する環境を作り出した。
神経外科研修医のジョン・アンドリュース医師は、脳を満たしている脳脊髄液に似た栄養培地上に組織を配置した。
カリフォルニア大学バークレー校の生体分子工学者であるデイビッド・シェイファー博士は、遺伝子を送達するのに最適なウイルスを発見し、チームが標的としていた特定のニューロンで遺伝子が機能するようにした。
次にアンドリュース氏は、相互に通信するニューロンの放電を検出できるほど小さな電極のベッドの上に組織を置きました。
脳が正常に動作しているとき、ニューロンはさまざまな時間と周波数で、予測可能な低レベルのおしゃべりで信号を送信します。しかし、発作中、おしゃべりは大音量の電気活動のバーストと同期し、脳の何気ない会話を圧倒します。
研究チームは、光パルスを利用して、光感受性タンパク質を含むニューロンのスイッチをオフにすることでバーストを防止したいと考えた。
リモコン実験
まず、チームは組織を乱すことなく実験を実行する方法を見つける必要がありました。小さな電極の間隔はわずか 17 ミクロンで、人間の髪の毛の幅の半分未満であり、脳スライスのわずかな動きによって結果が歪む可能性があります。
UCSC の電気およびコンピュータ工学の准教授であり、この研究の共同上級著者でもあるミルチャ・テオドレスク博士は、ニューロンの電気活動を記録し、組織に光パルスを送達するための遠隔制御システムを設計しました。
テオドレスクの研究室は、科学者が装置を制御できるようにするソフトウェアを作成したため、グループはサンタクルスからの実験をノヴァコウスキーのサンフランシスコ研究室の組織に対して指示できるようになった。
そうすれば、ティッシュが保管されている部屋に誰もいる必要がなくなります。
これは、信じられないほど複雑な研究問題を解決するための非常にユニークなコラボレーションでした。私たちが実際にこの偉業を達成したという事実は、私たちが各機関の強みを結集すれば、どれほど遠くまで到達できるかを示しています。」
Mircea Teodorescu 博士、UCSC 電気工学およびコンピュータ工学准教授
発作に関する新たな洞察
光遺伝学により、研究者はニューロンの離散セットにズームインすることができます。
研究グループは、発作を引き起こすためにどの種類のニューロンがどれだけ必要かが分かるようになった。そして彼らは、生きた脳スライスのニューロンの電気活動を変化させるのに必要な最低光強度を決定した。
研究者らはまた、ニューロン間の相互作用がどのように発作を抑制するのかを確認することもできた。
カリフォルニア大学サンフランシスコ校神経外科部長のエドワード・チャン医師は、これらの洞察はてんかん患者のケアに革命をもたらす可能性があると述べた。
ノヴァコウスキー氏とともにカリフォルニア大学サンフランシスコ校ワイル神経科学研究所の会員であるチャン氏は、「この種のアプローチを使えば、将来的にはそのようなことは必要なくなると信じている」と語った。
「このような侵襲的な手術から人々を救いながら、発作をより巧妙かつ効果的に制御できるようになります。」
ソース：
参考雑誌:
アンドリュース、日本、 他。 （2024年）。ヒト海馬スライスにおけるネットワーク活動と光遺伝学的介入のマルチモーダル評価。 自然神経科学。 doi.org/10.1038/s41593-024-01782-5。
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#光のパルスは発作の制御に有望である
2024-11-16 04:02:00