脳の代謝促進がアルツハイマー病のマウスの記憶を蘇らせる : Shots

脳が正常に機能するには、体の他のどの器官よりもはるかに多くのエネルギーが必要です。そして、加齢とアルツハイマー病はどちらも脳のパワーを低下させるようです。

しかし、実験段階の抗がん剤が、ある種のアルツハイマー病を患うマウスの脳に活力を与え、さらには学習能力や記憶能力を回復させたようだ。

発見は、 出版された ジャーナルで 科学は、脳の代謝を促進する薬剤を使用することで、最終的にはアルツハイマー病の症状の一部を逆転させることが可能になるかもしれないことを示唆している。

この研究結果は、現在市販されているどの薬とも異なる治療法も提案している。レカネマブやドナネマブなど、現在アルツハイマー病の治療に使用されている薬は、患者の脳内に蓄積する粘着性のアミロイドプラークを標的としている。これらの薬はプラークを除去して病気の進行を遅らせることはできるが、記憶力や思考力を向上させることはできない。

この結果は「この病気を標的にする方法についての考え方を変える」のに役立つはずだと、 シャノン・マコーリーケンタッキー大学の准教授だが、この研究には関わっていない。

驚き、そして発見

この新たな研究は、計画通りに進まなかった実験室での実験がきっかけとなった。

スタンフォード大学の研究チームは、細胞の代謝を正常に維持する上で重要な役割を果たす IDO1 と呼ばれる酵素を研究していた。彼らは、アルツハイマー病では IDO1 の機能不全により、脳が栄養素をエネルギーに変える能力が制限されているのではないかと考えた。

そこで研究チームは、遺伝学を利用して、アルツハイマー病の一種を発症したマウスからこの酵素を完全に除去した。研究チームは、IDO1がなければ脳の代謝が低下すると考えた。

「私たちはすべてを見ることを期待していました [get] 「はるかにひどい」と 博士。カトリン・アンドレアソンスタンフォード大学の神経学および神経科学の教授はこう語った。「しかし、まったく逆でした。」

この酵素がなければ、マウスの脳はブドウ糖をエネルギーに変える能力が実際に向上し、アルツハイマー病に通常伴う記憶喪失は見られなかった。

「これは非常に重大な救助活動だったので、私たちは計画をやり直して、何が起こっているのか理解しようとしました」とアンドレアソン氏は語る。

最終的に、チームは説明を見つけました。

酵素を除去すると、アストロサイトと呼ばれる細胞の挙動が変化しました。

通常、アストロサイトは学習と記憶を可能にする細胞であるニューロンにエネルギーを供給するのに役立ちます。しかし、アルツハイマー病の毒性プラークと神経原線維変化が脳内に現れ始めると、IDO1 のレベルが上昇し、アストロサイトはこの役割を停止します。

「彼らは一種の睡眠状態にあるのです」とアンドレアソン氏は言う。「ニューロンを助けるためには、彼らを起こさなければなりません」

科学者が遺伝学を利用して IDO1 を除去したときに、まさにそれが起こりました。

彼らの仮説は、IDO1 の高レベルが、ニューロンを含む脳細胞が食物をエネルギーに変換するのを助ける化学物質である乳酸を生成するアストロサイトの能力を制限しているというものでした。

この仮説を確認するために、 パラス・ミーニャス博士は、一連の実験を行った。そのひとつは、明るい光の下にある光沢のある白い円盤の中央にマウスを置くという実験だった。

「本当にそこから逃げ出したいのです」とアンドレアソン氏は言う。「しかし、視覚的な手がかりをたどって、逃げ道がどこにあるかを覚えなければなりません」

健康なマウスは数日間の訓練でそれらの合図を読み取る方法を学び、ほぼ瞬時に逃げることができました。

「しかし、アルツハイマー病のマウスでは、脱出口を見つけるのにかかる時間は本当に急激に増加した」とアンドレアソン氏は言う。

研究チームが、遺伝子工学とほぼ同じ方法で酵素を阻害できる実験的な抗がん剤をマウスに投与したところ、状況は一変した。

治療を受けたマウスは、健康な動物と同じくらい早く明るい光から逃れることを学んだ。また、マウスの脳を観察すると、アストロサイトが目覚め、ニューロンが記憶と思考に必要なエネルギーを生成するのを助けていることがわかった。

記憶とナビゲーションに極めて重要な脳領域である海馬では、アルツハイマー病のプラークと神経原線維変化がまだ存在しているにもかかわらず、この薬によって正常なブドウ糖代謝が回復したことが試験で示された。

研究チームはまた、アルツハイマー病患者から採取したヒトのアストロサイトとニューロンもテストした。そして再び、薬は正常な機能を回復させた。

プラークと歯肉のもつれを超えて

この実験は、アルツハイマー病がプラークや神経原線維変化の出現だけにとどまらず、多くの要因が関与していることを示す証拠をさらに裏付けるものとなった。

「私たちの脳でもこうした代謝の変化は起こりますが、それは可逆的です」とマコーレー氏は言う。

ニューロンは長い間、アルツハイマー病研究の焦点となってきた。しかし、新たな研究結果は、脳内の他の種類の細胞もこの病気に重要な役割を果たす可能性があることも示している。

脳は蜂の巣のようなもので、ニューロンが女王蜂だとマコーレー氏は言う。しかし、アルツハイマー病が脳に変化をもたらすにつれ、アストロサイトなどの働き蜂はより多くの働きを求められるようになる。

「働き蜂たちは、要求されるあらゆる仕事のせいで信じられないほどの負担を強いられている」とマコーレー氏は言う。「そうなると、システム全体がうまく機能しなくなる」

脳内のアストロサイトやその他のヘルパー細胞を回復させる代謝治療は、将来的にはアミロイドプラークを除去する既存のアルツハイマー病治療薬の効力を増強する可能性があるとマコーリー氏は言う。

また、代謝アプローチは記憶力や思考力を改善できる可能性があるが、これはアミロイド薬ではできないことだ。

「おそらくこれによって、アストロサイトとニューロンの働きが少し良くなり、身体機能が少し良くなるでしょう」とマコーレー氏は言う。

しかしまず、有望な結果を人間で再現する必要があると彼女は言う。