健康

科学者たちは失われた分子を復元することでダウン症候群の脳回路を再配線した

新しい研究は、ダウン症候群の脳回路の障害は、神経系が発達して適切に機能するために依存する特定の分子の不足に関連している可能性があることを示唆しています。研究チームは、プレイオトロフィンとして知られるこの分子を取り戻すことで、ダウン症候群や潜在的に他の神経疾患の脳機能をサポートするのに役立つ可能性があり、おそらくその後の人生でも可能性があると述べている。 この研究は人間ではなく実験用マウスで行われたため、治療法には程遠い。それでも研究者らは、脳の形成がすでに完了した成体マウスにプレイオトロフィンを与えると脳機能が改善されることを発見した。このことは、ダウン症関連の脳回路の強化を目的とした以前の戦略よりも有利である可能性を高めており、妊娠中の非常に狭い期間に行動を起こす必要があっただろう。 「この研究は、シナプス調節分子の分泌に特化した脳内の細胞型であるアストロサイトを標的にして、成人期の脳回路を再配線できるという概念実証として機能するため、非常に興味深い研究です」と、ソーク生物学研究所に在籍していた時代に研究チームの一員であり、現在はバージニア大学医学部に所属する研究者のアシュリー・N・ブランデブラ博士は述べた。 「これがヒトで使用されるまでにはまだ遠いですが、効果的な遺伝子治療や潜在的にタンパク質注入によって分泌分子を送達し、ダウン症候群の生活の質を改善できる可能性があるという希望を与えてくれます。」 ダウン症候群とその健康への影響を理解する 連邦疾病予防管理センターによると、米国では毎年生まれる約640人に1人の赤ちゃんがダウン症に罹患している。これは発生中の細胞分裂のエラーから生じ、発育遅延、多動、寿命の短縮、心臓欠陥、甲状腺の問題、聴覚障害や視覚障害などの健康問題のリスクの増加に関連している可能性があります。 ニコラ・J・アレン博士率いるソークの科学者らは、ダウン症のマウスモデルで脳細胞内のタンパク質を調べることで、ダウン症の原因をさらに解明することに着手した。彼らはプレイオトロフィンに注目した。なぜなら、プレイオトロフィンは通常、脳の発達の主要な段階で非常に高いレベルで出現し、神経細胞間の接続であるシナプスの構築や、ニューロンの信号の送受信を助ける軸索や樹状突起の形成に重要な役割を果たしているからである。研究者らはまた、ダウン症候群ではプレイオトロフィンのレベルが低下していることにも注目した。 プロイオトロフィンの回復が脳機能を改善できるかどうかをテストするために、研究チームはウイルスベクターと呼ばれる人工ウイルスを使用して、プレイオトロフィンを適切な場所に届けた。ウイルスはインフルエンザなどの病気と関連付けられることが多いですが、研究者はウイルスを改変して病気を引き起こさず、代わりに有益な物質を運ぶことができます。この場合、ウイルスから有害な成分が取り除かれ、有益な積荷であるプレイオトロフィンが積み込まれているため、分子を細胞に直接送達できるようになっています。 アストロサイト、シナプス、脳の可塑性 科学者らは、脳細胞の主要な種類であるアストロサイトにプレイオトロフィンを供給すると、大きな効果が得られたと報告した。変化の中には、学習と記憶に関与する領域である海馬でのシナプスの数が増加したことが挙げられます。研究チームはまた、脳の「可塑性」、つまり学習と記憶をサポートする接続を作成または調整する能力の増加も確認した。 「これらの結果は、アストロサイトをベクターとして利用して、可塑性を誘導する分子を脳に送達できることを示唆している」とアレン氏は述べた。 「これにより、いつか欠陥のある接続を再配線し、脳のパフォーマンスを向上させることができるようになるかもしれません。」 より広範な影響と次のステップ 研究者らは、プレイオトロフィンがダウン症の回路問題の唯一の要因である可能性は低いと強調している。彼らは、関与している多くの貢献者を理解するにはさらなる研究が必要だと述べています。それでも、研究結果はこのアプローチ自体が有効であることを示しており、最終的には他の神経疾患を含むダウン症以外にも役立つ可能性があると研究者らは主張している。 「アストロサイトが脳の可塑性を誘導する分子を送達できるというこの考えは、脆弱X症候群などの他の神経発達障害を含む多くの神経疾患に影響を与えるだけでなく、もしかしたらアルツハイマー病のような神経変性疾患にも影響を与える可能性がある」とブランデブラ氏は述べた。 「障害のあるアストロサイトを「再プログラム」してシナプス形成分子を送達する方法を解明できれば、多くの異なる病状に非常に有益な影響を与えることができるでしょう。」 ブランデブラ氏は、ソークでのポスドク研修を終えた後、UVA Health でこの一連の研究を続ける予定です。そこで彼女は、UVA Brain Institute、神経科学部門、および脳免疫学およびグリアセンター (BIG センター) の一員です。 調査結果の公表と資金提供 結果は雑誌に掲載されました セルレポート。この記事はオープンアクセス、つまり無料で読むことができます。研究チームには、Brandebura、Adrien Paumier、Quinn N. Asbell、Tao Tao、Mariel Kristine B. Micael、Sherlyn Sanchez、Allen が含まれていました。科学者らはこの研究に金銭的関心はないと報告している。 支援は、チャン・ザッカーバーグ・イニシアチブと国立衛生研究所の国立神経障害・脳卒中研究所（助成金 F32NS117776）から行われました。…