脳内で新しいタイプの幹細胞が発見されれば、最も致死性の高い脳腫瘍に対するより良い治療法が生まれる可能性がある。
UCSFの科学者らは、腫瘍に見られる細胞を形成できる幹細胞を若い脳内で発見した。この画期的な発見は、成人の脳細胞がどのように発生過程を利用して、神経膠芽腫のような致命的な脳腫瘍に見られる爆発的な増殖を引き起こすのかを説明できる可能性がある。
彼らは、生後20年間の人間の脳細胞の広範なゲノム調査を行っているときにこの発見をしました。この調査結果は1月8日に発表される。 自然。
多くの脳疾患は発達のさまざまな段階で始まりますが、これまで、健康な脳の発達を単純に理解するための包括的なロードマップはありませんでした。私たちの地図は、特定の形態の脳機能不全の際に異常をきたす、人間の脳の成長の背後にある遺伝的プログラムを浮き彫りにしています。」
アーノルド・クリーグシュタイン医学博士、UCSF神経学教授、論文の共同連絡著者
この研究では、提供された脳サンプルから採取した細胞の遺伝子発現を測定した。研究者らは、脳がどのように接続を形成するかを説明するために、各細胞の元の位置を追跡しました。
成人期の神経膠芽腫の遺伝学を説明できる可能性のある初期の幹細胞の発見に加えて、データには自閉症の起源についてのヒントが含まれていました。研究者らは、この分野が他の幅広い脳疾患を理解するために使用できるリソースとしてデータを公開した。
「私たちの研究は、人間の脳の発達の最も詳細な全体像の1つを描いています」と、クリーグシュタイン研究室の博士研究員であり、論文の共同筆頭著者および共同連絡著者であるリー・ワン博士は述べた。 「診療所や実験室での観察に基づいた理論を、この確かなデータに照らしてテストできるようになりました。私たちは、このデータを使って現場で他に何ができるかを見ることに興奮しています。」
サンプルから宝の山が明らかになる
発達中の脳に関するほとんどの研究は動物モデルで行われますが、動物モデルはせいぜい人間の脳の緩やかな代用に過ぎません。
共同筆頭著者のCheng Wang博士と共同責任著者のJingjing Li博士も率いるこのチームは、人間の脳そのものを研究することで貴重な新たな洞察が得られるのではないかと賭けた。彼らは国立衛生研究所のニューロバイオバンクおよびUCSFに関連する地元の病院と協力して脳サンプルを入手した。
幼少期から青年期までの 27 人から提供されたこれらのサンプルは UCSF に送られ、数千の個々の細胞における遺伝子発現が分析されました。
遺伝子発現とは、染色体に保存されている DNA が RNA (短命の遺伝メッセージ) にコピーされ、タンパク質を構築するためのテンプレートとして使用される方法を指します。 RNAを測定することで、研究者らはそれらの細胞の挙動を詳しく見ることができた。
「RNAはすぐに分解するので、使用可能なデータを取得するには非常に原始的な組織が必要です」とクリーグシュタイン氏は言う。 「この組織に対してこのような高分解能のゲノム検査を実施することは、リーと彼の同僚にとって大きな進歩であり、この貴重な組織を寄付することでこのような重要な研究を支援してくれたコミュニティに感謝します。」
研究者らは、各染色体のどの部分が各細胞で遺伝子の発現に利用できるかを分析した。彼らはまた、各細胞が脳内のどこから採取されたのかをラベル付けした。
科学者らは、人間の学習、記憶、言語を司る領域である大脳皮質の前部と後部から採取した細胞に焦点を当てた。
「RNAだけでは細胞の挙動のすべてを語ることはできない」とワン氏は言う。 「同じ細胞内で RNA とクロマチンの状態を同時に測定し、各細胞を脳の構造にマッピングし直すことで、脳の発達の全容を理解し始めることができます。」
発達中の脳に自閉症リスク遺伝子の融合が出現
自閉症は単一の遺伝子変異によって引き起こされるのではなく、多くの遺伝子変異の組み合わせによって引き起こされます。
研究者らは、自閉症と相関する遺伝子の多くが、症状が現れるかなり前に未熟なニューロンによってオンになっていることが判明した。これらの遺伝子の変異は若い脳の成長を妨げ、自閉症につながる可能性があると研究者らは述べた。
「これらの遺伝子発現プログラムは、若いニューロンがまだ成長中の脳全体を移動し、他のニューロンとの接続を構築する方法を模索しているときに活発になりました」とワン氏は述べた。 「この段階で何か問題が起こった場合、成熟中のニューロンはどこに行けばいいのか、何をすればよいのか混乱する可能性があります。」
この研究では自閉症患者の組織を調べていないため、自閉症が脳内でどのように進行するのか正確にはまだ不明である。しかし、データは、自閉症に関連する多くの遺伝的変異と、成長する脳の構成要素として機能する細胞を結び付けています。
「人々は、自閉症がどのように出現するのかを理解するために点と点を結びつけることについて話します。ある意味、私たちは発達の重要な時点で自閉症を引き起こす点の多くを特定しました」とクリーグシュタイン氏は語った。 「発達のこの部分は、自閉症のすべての謎を解き明かすために、さらに調査する価値があるかもしれません。」
初期の脳成長のためのプログラムを、その後の腫瘍の成長にも利用できるでしょうか?
研究者らがデータを精査していたとき、Wang 氏は、何か異常なことをしようとしているように見える幹細胞のグループに気づきました。これらの未熟細胞は、通常 3 種類の成熟細胞に見られる遺伝子を発現し始めていました。
発達中の脳内の多くの幹細胞は、ニューロンや支持細胞などの 1 種類の細胞に成熟します。いくつかは2つのタイプに成長することができます。しかし、これらの幹細胞は、グリアとして知られる 2 種類の支持細胞と 1 種類のニューロンの 3 つの系統に成熟する可能性があります。
研究者らは、この能力により、後年に3つの類似した細胞型を含む神経膠芽腫腫瘍を引き起こす可能性があると考えた。
「膠芽腫は非常に不均一であるため、困難を抱えています」とクリーグシュタイン氏は語った。 「リーは、3 種類の神経膠芽腫細胞すべてを作成できる前駆体を発見しました。」
この発見は、腫瘍が遺伝的成長プログラムを乗っ取って成人期の制御不能な成長を引き起こすという広く信じられている理論を検証するものである。
そして、神経膠芽腫の発生源である「がん幹細胞」を治療するための新たな選択肢となる可能性がある。
「発達中の脳において1つの幹細胞が3つの細胞型を生成する状況を理解することで、がんが再発したときにその成長を中断できる可能性がある」とWang氏は述べた。
ソース：
参考雑誌:
ワン、L.、 他。 (2025年)。発達中のヒト新皮質の分子および細胞の動態。 自然。 doi.org/10.1038/s41586-024-08351-7。
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#新しい脳幹細胞の発見は膠芽腫のより良い治療法をもたらす可能性がある
2025-01-09 02:57:00