ほとんどのニューロンは生涯存続しますが、新しいニューロンは依然として神経幹細胞によって生成されます。スタンフォード大学の研究者らは、老化した脳の神経幹細胞の再活性化に役立つ可能性のあるGLUT4のような遺伝子を特定し、ニューロン再生への希望をもたらした。
新しい研究は、ニューロンを生成する方法を示唆しています。
人間の脳のほとんどのニューロンは生涯存続しますが、それには十分な理由があります。複雑な長期情報は、シナプス間の複雑な構造関係に保存されます。ニューロンを失うことは、重要な情報を失うこと、つまり忘れることと同じです。
興味深いことに、成人の脳でも、神経幹細胞と呼ばれる細胞集団によっていくつかの新しいニューロンが依然として生成されています。しかし、脳が老化するにつれて、これらの新しいニューロンを作る能力がますます低下し、この傾向は記憶だけでなく、アルツハイマー病やパーキンソン病などの変性脳疾患、脳卒中などからの回復にも壊滅的な神経学的結果をもたらす可能性があります。脳損傷。
スタンフォード医学の新しい研究が10月2日に発表された。 自然この研究は、成人の脳における新しいニューロンの生成の背後にある細胞である神経幹細胞が、脳が老化するにつれてどのように、またなぜ活性を低下させるのかについて、希望に満ちた新たな光を当てている。この研究はまた、幹細胞を再活性化する可能性がある新たに同定された経路を標的とすることによって、古い神経幹細胞の受動性に対処する、あるいは修復が必要な若い脳における神経新生、つまり新しいニューロンの生産を刺激することさえも可能にする、いくつかの興味深い次のステップを示唆している。
遺伝学教授のアン・ブルネット博士とそのチームは、科学者が生きた細胞の遺伝暗号を正確に編集できる分子ツールであるCRISPRプラットフォームを使用して、ノックアウトされると細胞の活性化を高める遺伝子のゲノム規模の検索を実施した。老齢マウスの培養サンプルには神経幹細胞が含まれていますが、 ない 若い人たちから。
「私たちはこの能力を持つ300個の遺伝子を初めて発見しました。これは非常に多いことです」とミシェル・バラケット＆ティモシー・バラケット寄付教授のブルネット氏は強調した。候補者を 10 人に絞り込んだ後、「特に 1 人が私たちの注目を集めました」とブルネット氏は言いました。 「これはGLUT4タンパク質として知られるグルコース輸送体の遺伝子であり、古い神経幹細胞内およびその周囲のグルコースレベルの上昇が神経幹細胞を不活性に保っている可能性を示唆しています。」
ダイナミックな頭脳
ブルネ氏の研究室の正式な博士研究員であるタイソン・ルーツ博士によると、脳には海馬や嗅球など、多くのニューロンの寿命が短く、定期的に寿命が尽きて新しいニューロンに置き換わる可能性がある部分があるという。そしてその筆頭著者は、 自然 紙。 「脳のこれらのよりダイナミックな部分、少なくとも若くて健康な脳では、新しいニューロンが常に生まれており、より一時的なニューロンは新しいニューロンに置き換えられます。」と彼は言いました。
現在、ReneuBio の科学顧問兼共同創設者である Ruetz 氏は、「結果が本当に重要な場合」、新たに同定された遺伝経路を生体内でテストする方法を開発したとブルネット氏は述べた。
Ruetz氏は、神経幹細胞が活性化される脳の部分である脳室下帯と、新しい細胞が増殖して移動する場所である嗅球との間の距離（マウスの脳内では数ミリメートル離れている）を利用した。前者のグルコース輸送体遺伝子をノックアウトし、数週間待ってから嗅球の新しいニューロンの数を数えることにより、チームは、遺伝子のノックアウトが実際に神経幹細胞に活性化および増殖効果をもたらし、生きているマウスにおける新しいニューロン産生の大幅な増加。一番上の介入では、老齢マウスの新生ニューロンが 2 倍以上増加することが観察されました。
「これにより、神経幹細胞の 3 つの重要な機能を観察できるようになりました」と Ruetz 氏は言います。 「まず、彼らが急増していることが分かります。次に、本来あるべき嗅球に移動していることがわかります。そして第三に、彼らがその部位で新しいニューロンを形成していることがわかります。」
同じ技術は脳損傷の研究にも応用できる可能性があるとルーツ氏は述べた。 「脳室下帯の神経幹細胞は、脳卒中や外傷性脳損傷による脳組織の損傷を修復する役割も担っています。」
「希望に満ちた発見」
グルコーストランスポーターの関連性は「希望に満ちた発見だ」とブルネット氏は語った。一つには、古い脳や損傷した脳で新しいニューロンの成長を活性化する薬学的または遺伝子治療を設計する可能性だけでなく、グルコース量を調整する可能性のある低炭水化物食などのより単純な行動介入を開発する可能性も示唆している。古い神経幹細胞に取り込まれます。
「一次繊毛と、幹細胞の静止、代謝、機能に影響を与えるその能力と、グルコース代謝の観点から我々が発見したこととの間には、興味深いクロストークがあるかもしれない」と彼女は述べた。
「次のステップは、生きている動物において、グルコース輸送の遺伝子をノックアウトするのではなく、グルコース制限がどのような影響を与えるかをより詳しく調べることです。」とブルネット氏は続けた。
参考文献：「CRISPR–Cas9 スクリーンは神経幹細胞の老化制御因子を明らかにする」Tyson J. Ruetz、Angela N. Pogson、Chloe M. Kawagi、Stephanie D. Gagnon、Bhek Morton、Eric D. Sun、Jeeyoon Na、Robin W 著ヨー、デナ・S・リーマン、デビッド・W・モーゲンス、C・キンバリー・ツイ、エイミー・リー、マイケル・C・バシック、アン・ブルネット、2024年10月2日、 自然。
DOI: 10.1038/s41586-024-07972-2
この研究は、国立衛生研究所（助成金 P01AG036695 および R01AG056290）、スタンフォード脳若返りプロジェクト、およびラリー L. ヒルブロム財団博士研究員フェローシップによって支援されました。
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2024-10-06 18:52:25