科学者たちは画期的なナノテクノロジーでマウスのアルツハイマー病を回復させる

脳は成人では体のエネルギーの約20％、子供では60％も消費します。そのエネルギーは、各ニューロンが独自の毛細血管によって供給される、非常に密な血管ネットワークを通って届きます。約 10 億本の毛細血管がある脳は、機能を維持し、病気に抵抗するために健康な血管構造に依存しています。これらの観察は、血管系の損傷が密接に関連している認知症やアルツハイマー病などの疾患と血管の健康がどのように関係しているかを裏付けています。

血液脳関門機能と老廃タンパク質の除去

BBB は、循環血液から脳組織を分離する細胞的および生理学的シールドであり、病原体や毒素のブロックに役立ちます。研究者らは、特定のメカニズムに作用することで、脳内で生成される有害な「老廃タンパク質」がこの障壁を越えて血流に排出される可能性があることを示した。アルツハイマー病では、アミロイドβ (Aβ) が主要な老廃タンパク質であり、その蓄積により神経機能が破壊されます。

研究チームは、Aβを過剰産生し、アルツハイマー病の特徴を反映する顕著な認知機能低下を発症するように設計されたマウスモデルを使って研究した。動物には超分子薬を3回投与し、その後定期的にモニタリングした。 「注射後わずか 1 時間で、脳内の Aβ 量の 50 ～ 60% の減少が観察されました」と、この研究の最初の共著者であり、四川大学西中国病院の研究員であり、ユニバーシティ カレッジ ロンドン (UCL) の博士課程学生である Junyang Chen 氏は説明します。

治療効果が最も顕著でした。数か月にわたって実施されたいくつかの行動および記憶テストにわたって、動物はさまざまな疾患段階で評価されました。一例では、生後12か月のマウス（人間の60歳に相当）がナノ粒子で治療され、6か月後に評価された。生後18か月（人間の90歳に相当）までに、その行動は健康なマウスの行動と一致しました。

血管系を修復して脳の自己浄化を再開する

「長期的な効果は、脳の血管構造の回復から得られます。私たちは、それがカスケードのように機能すると考えています。アミロイドベータ (Aβ) などの有毒種が蓄積すると、病気が進行します。しかし、血管構造が再び機能できるようになると、Aβ やその他の有害な分子の除去が始まり、システム全体のバランスが回復できるようになります。注目すべき点は、私たちのナノ粒子が薬物として作用し、この除去経路を正常に戻すフィードバック機構を活性化すると考えられることです。レベルです」と、IBECのICREA研究教授、分子バイオニクスグループの主任研究者であり研究のリーダーであるジュゼッペ・バッタリア氏は述べた。

アルツハイマー病では、Aβ などの有毒種に対する脳の自然な除去プロセスで重要な機能不全が発生します。通常の状態では、タンパク質 LRP1 が分子のゲートキーパーとして機能します。 Aβを認識し、リガンドを介して結合し、BBBを通って血流に運ばれて除去されるのを助けます。システムは繊細です。 LRP1 があまりにも多くの Aβ に強く結合すると、輸送が混雑し、LRP1 自体が BBB 細胞内で分解され、利用可能なキャリアの数が減少します。結合が弱すぎると、トランスポート信号が不十分になります。どちらのシナリオも脳内での Aβ の蓄積につながります。

超分子薬はリセットスイッチとして機能します。 LRP1 リガンドを模倣することにより、それらは Aβ に結合し、BBB を通過し、有毒種の除去を引き起こします。このプロセスが再開されると、血管系は本来の老廃物除去の役割を取り戻し、正常な機能に戻ります。

精密に設計されたナノ粒子と受容体の制御

この研究では、ナノ粒子はそれ自体が治療薬として機能します。ボトムアップの分子工学戦略を通じて構築されたこれらの分子は、厳密に制御されたサイズと規定数の表面リガンドを組み合わせて、細胞受容体における高度に特異的な相互作用を伴う多価プラットフォームを作成します。細胞膜で受容体輸送に関与することにより、受容体活性を調節する新しい方法が提供されます。この精度は効率的な Aβ クリアランスをサポートし、脳の健康を守る血管系のバランスを再調整するのに役立ちます。

この治療概念は、アルツハイマー病への血管の寄与に対処し、患者の転帰の改善を目指す将来の臨床戦略を指し示しています。 「私たちの研究は、迅速なAβクリアランスの達成、血液脳関門の健康な機能の回復、そしてアルツハイマー病の驚くべき回復につながる顕著な有効性を実証しました」とカタルーニャ生物工学研究所（IBEC）の分子バイオニクスグループの研究者でバルセロナ大学（UB）のセラ・ハンター助教授であるロレナ・ルイス・ペレス氏は結論付けた。

このプロジェクトには、カタルーニャ生物工学研究所（IBEC）、四川大学西中国病院、四川大学西中国アモイ病院、ユニバーシティ・カレッジ・ロンドン、アモイ心理放射線学および神経調節重点研究所、バルセロナ大学、中国医学科学院、カタルーニャ高等研究院（ICREA）が結集した。