私たちの脳と神経系を構成するニューロンは、何か月もかけてゆっくりと成熟します。 これは進化の観点からは有益かもしれないが、成長速度が遅いため、細胞の成長は神経変性疾患や神経発達疾患の研究に適している。 パーキンソン病、アルツハイマー病、自閉症など – 研究室ではかなり挑戦的です。
現在、ヒト多能性幹細胞由来の神経細胞が実験室で成人のような状態に達するまでに数か月かかります。 人間の脳の発達の遅いペースを反映するタイムライン。 （「多能性幹細胞」は、他の多くの種類の細胞に成長する可能性を持っています。）
しかし、メモリアル・スローン・ケタリングがんセンター（MSK）が主導する新たな研究は、細胞の内部時計を「ハッキング」してプロセスをスピードアップする方法を発見した。 そしてこの研究は、細胞の発生スケジュールがどのように調節されているかについて新たな光を当てている。
「神経細胞の発達のこの遅いペースは、人間の独特で複雑な認知能力に関連しています」と、MSK幹細胞生物学センター所長であり、2006年に出版された2つの最近の研究の主著者であるローレンツ・シュチューダー医学博士は述べています。 自然 そして ネイチャーバイオテクノロジー。 「これまでの研究では、私たちのニューロンの発達のペースを決める『時計』が細胞内に存在することが示唆されていましたが、その生物学的性質はこれまでほとんど不明のままでした。」
神経細胞の発達に関する新たな洞察
研究の筆頭著者ガブリエレ・シセリ博士率いる研究者らは、神経細胞を生み出す幹細胞内のエピジェネティックな「障壁」を特定した。 (「エピジェネティックな変化」とは、DNA コードを変更しない変化です。) この障壁は発生プロセスのブレーキとして機能し、細胞が成熟する速度を決定します。 科学者らは、バリアを阻害することでニューロンの発達をスピードアップすることができたと、1月31日の論文で報告した。 自然。
マウスの脳の発達を研究しているとき、私はニューロンが非常に正確なスケジュールで一連のステップをどのように進行するかに衝撃を受けました。 しかし、人間のニューロンを扱う場合、このスケジュールは実際上大きな課題を引き起こします。 マウスでは数時間、数日かかるものが、人間の細胞では数週間、数か月かかります。」
ガブリエレ・シセリ博士、MSK のスローン・ケタリング研究所スチューダー研究所の上級研究員
さらに研究チームは、この律速を決めるエピジェネティックな障壁が、神経幹細胞がさまざまな種類のニューロンに分化するかなり前に神経幹細胞に組み込まれていることを示した。 彼らはまた、マウスのニューロンと比較してヒトのニューロンではバリアのレベルが高いことも発見し、これは異なる種における細胞成熟のペースの違いを説明するのに役立つ可能性がある。
基礎生物学の解明
このような発見ががんセンターで行われたことは、一見思われるほど驚くべきことではありません。 スチューダー研究所は、幹細胞生物学の進歩を利用して、変性疾患やがんの新しい治療法を開発することに長い間焦点を当ててきました。 どちらも老化と深く関係しています。
さらに、MSK は長年にわたり「基礎科学」研究のリーダーであり続けています。 つまり、人間の生物学の基本的な理解を築こうとする科学です。
国立衛生研究所 (NIH) の予算の約半分は、基礎科学研究の資金提供に当てられています。 そしてNIHによると、近年食品医薬品局が承認した医薬品の大部分は、公的資金による基礎研究に関与していたという。
「近年のがん治療における主な進歩のすべて – 免疫チェックポイント阻害剤療法、CAR T細胞 治療、がんワクチン -; スローン・ケタリング研究所所長でMSKの最高科学責任者であるジョアン・マッサゲ博士は、「それらはすべて基礎研究に根ざしている。特定の発見の医学的関連性が明らかになるまでに何年もかかることがある」と語る。
「貴重な研究ツール」
2番目の研究は、Studer Labの大学院生であるEmiliano Hergenreder氏とAndrew Minotti氏が主導し、1月2日に出版された。 ネイチャーバイオテクノロジーは、神経細胞の成熟を促進できる 4 つの化学物質の組み合わせを特定しました。 GENtoniKと名付けられたこの化学カクテルは、細胞成熟を阻害するエピジェネティック因子を抑制し、細胞成熟を促進する因子を刺激します。
研究者らは、このアプローチは研究室でニューロンをより早く成人のような状態に導くのに役立つだけでなく、他の種類の細胞にも有望であると指摘している。
GENtoniK は、皮質ニューロン (認知機能に関与) と脊髄運動ニューロン (運動に関与) の成熟を促進することが示されただけでなく、この化学物質は幹細胞に由来する他のいくつかの種類の細胞の発生も促進することができました。メラノサイト (色素細胞) と膵臓ベータ細胞 (内分泌細胞)。
「幹細胞から皿の中でヒトのニューロンを生成することは、脳の健康と病気の研究へのユニークな侵入を提供する」とジャーナル編集者らは研究に付随した研究報告書の中で述べている。 「この分野における大きな障害は、ヒトのニューロンが発達中に成熟するまでに何ヶ月もかかるという事実から生じており、そのプロセスを体外で再現することが困難であるという事実です。著者らは、成熟をスピードアップする単純な薬物カクテルを開発することで、貴重な研究ツールを提供しています」時間枠。”
この発見は、シナプス接続の問題を伴う自閉症などの障害のモデル化に特に役立つ可能性があるとスチューダー博士は言う。
それでも、ステューダー氏の研究の長年の焦点となっているパーキンソン病など、人生のかなり晩年になるまで発症しない神経変性疾患のモデルを開発するには追加の研究が必要であると同氏は指摘する。
「通常、この病気が発症する年齢は60～70歳です。赤ちゃんがパーキンソン病になることはありません」と彼は言う。 「したがって、これらの病気に対しては、細胞を成人の状態だけでなく、老化したような状態にできる必要があります。それについては、私たちが引き続き取り組んでいます。」
ソース：
参考文献:
1706750924
#科学者たちはニューロンの内部時計をハッキングして脳細胞の発達をスピードアップする方法を発見
2024-02-01 00:36:00