神経イメージングおよびネットワーク モデリング ツールが動物モデルのアルツハイマー病に光を当てる

インディアナ大学の研究者らは、前臨床動物モデルでアルツハイマー病の進行を調査するために、以前は診療所で患者の脳を分析するために開発された神経画像診断ツールとネットワークモデリングツールを使用する新しいアプローチについて共同研究している。

IUブルーミントン芸術科学部心理・脳科学学科の博士研究員エフゲニー・チューミン博士とIU医学部医学教授ポール・テリート博士が率いる研究チームは、次の論文を発表した。彼らの研究結果は、『Alzheimer’s & Dementia: The Journal of the Alzheimer’s Association』に掲載されています。

アルツハイマー病協会によると、65歳以上のアメリカ人は650万人以上がアルツハイマー病を抱えており、その数は2060年までに1,400万人近くに増加する可能性がある。 アミロイド斑とタウもつれはアルツハイマー病の 2 つの主要な特徴ですが、研究調査ではアルツハイマー病が脳内のグルコース代謝を変化させることも示されています。

この研究では、IU医学部、大学ジャクソン研究所の専門家コンソーシアムである遅発性アルツハイマー病のモデル生物開発および評価（MODEL-AD）によって開発されたアルツハイマー病動物モデルの脳における代謝ネットワークの変化を調べました。ピッツバーグとセージ・バイオネットワークスの。 この研究協力を通じて開発されたツールは、動物モデルにおけるアルツハイマー病の疾患進行を評価するためのトランスレーショナルアプローチを提供し、この疾患の研究と治療のために開発されたコンソーシアムの厳密な動物モデル開発と前臨床薬物試験パイプラインを強化するとテリート氏は述べた。

私たちは今回、ヒトの研究で使用されている確立された Brain Connectivity Toolbox に基づいて構築された、ヒト遺伝子を保有するマウス モデルを評価するためのツールを初めて作成しました。 私たちはこれらのツールをアルツハイマー病の進行と治療反応をより深く理解するために適用しており、それらをリソースとして MODEL-AD に埋め込んでいます。」

ポール・テリート博士、IU医学部教授

IU医学部スターク神経科学研究所の主要メンバーであり、MODEL-ADコンソーシアムの共同主任研究者でもあるテリート氏は、過去の2つの研究が、病気の進行中に脳のさまざまな領域がどのように相互作用するかを分析する研究にインスピレーションを与えたと述べた。

IU ブルーミントン校の心理・脳科学部門の特別教授であるオラフ・スポーンズ博士は、これまでにネットワーク神経科学に関する論文を発表しています。ネットワーク神経科学とは、グラフ理論と医療画像処理 (MRI と PET) を使用して疾患の進行を監視するアプローチであり、地図を作成するためのアプローチです。人間の神経生物学的システムの要素と相互作用を記録、分析、モデル化します。 これにより、科学者は、MRI や PET などの神経画像処理の分析方法を向上させることで、脳のサブネットワークで発生する変化を確認できるようになります。 Chumin はスポンズ研究室の博士研究員です。

もう1つの研究は、ロンドンのキングス・カレッジの科学者でイタリアのパドヴァ大学准教授であるマッティア・ヴェロネーゼ博士によるもので、同博士は脳ネットワークを探すためにアルツハイマー病神経画像イニシアチブ（ADNI）の参加者のヒトPET画像データを研究した。 Sporns が開発したネットワーク神経科学アプローチを使用して、変化と疾患の進行を解析します。 Veronese は、Alzheimer’s & Dementia 誌の論文の共著者でもあります。

「これら 2 つの作業により、私たちのチームは、以前の臨床研究で観察された同様の全脳指標を提供するだけでなく、より深く調査し、これらのモデルの脳内のサブネットワークが、根底にある生物学のメカニズムをどのように解明するのかを理解できるかもしれない」とテリート氏は語った。

Chumin は、ヒト臨床研究のネットワーク神経科学アプローチから MODEL-AD の前臨床動物モデルまでのツールとリソースの開発を支援しました。 研究者らは脳を全体的に分析し、さらに脳内のサブネットワークを調べて、病気の進行に応じてこれらの領域がどのように通信し、相互作用するかを調べました。

「このアプローチを使用して、研究チームによる動物モデルの代謝変化の分析により、アルツハイマー病患者における疾患進行に関するこれまでの臨床所見が確認されました」とテリート氏は述べた。

動物モデルは、アルツハイマー病のヒトデータから得られた結果と同様に、グルコース摂取量の加齢に伴う変化と男性と女性の間の差異を示した。

テリート氏は、MODEL-ADはこれらのネットワーク神経科学ツールを、遅発性アルツハイマー病のモデル、同疾患の潜在的な治療法、PETとMRIの神経画像データを組み合わせたマルチモーダル解析など、他の前臨床データの調査に使用する計画であると述べた。