科学者が脊髄損傷の治癒に役立つ隠れた脳細胞を発見

「アストロサイトは、中枢神経系、つまり脳や脊髄の疾患や障害に対する重要な応答因子です」と、シーダーズ・シナイ大学生物医科学・神経学の助教授であり、この研究の主任著者である神経科学者のジョシュア・ブルダ博士は述べた。 「損傷部位から遠く離れたアストロサイトが、実際に脊髄の修復を促進していることを発見しました。また、私たちの研究は、これらのユニークなアストロサイトが、組織治癒プロセスの重要なステップである、損傷によって生じた破片を除去するよう免疫系に信号を送るために使用するメカニズムも明らかにしました。」

研究チームはこれらの細胞を「病変から離れた星状細胞」（LRA）と名付けた。彼らはまた、いくつかの異なるサブタイプを特定しました。この研究では、あるサブタイプがどのようにして遠隔地から被害を検知し、回復を支援する方法で対応できるのかが初めて説明された。

脊髄は損傷にどのように反応するか

脊髄は、脳から背中に向かって伸びる長い神経組織の束です。灰白質と呼ばれるその内部領域には、星状細胞とともに神経細胞体が含まれています。その周囲には白質があり、アストロサイトと、脳と体の残りの部分の間で信号を運ぶ長い神経線維で構成されています。アストロサイトは、これらの信号が適切に伝わるように安定した環境を維持するのに役立ちます。

脊髄が損傷すると、神経線維が引き裂かれます。これは麻痺を引き起こし、触覚や温度などの感覚を混乱させる可能性があります。損傷した繊維は分解されて破片になります。ほとんどの組織では、炎症は損傷した領域に限定されたままです。しかし、脊髄では神経線維が長距離に及ぶ可能性があるため、損傷や炎症は元の損傷部位をはるかに超えて広がる可能性があります。

病変から離れたアストロサイトと免疫クリーンアップ

脊髄損傷を負ったマウスを使った実験で、研究者らはLRAが修復の促進に重要な役割を果たしていることを発見した。彼らはまた、人間の患者の脊髄組織でも同じプロセスが起こっているという強い兆候を発見した。

LRA サブタイプの 1 つは、CCN1 と呼ばれるタンパク質を生成します。この分子は、ミクログリアとして知られる免疫細胞にシグナルを送ります。

「ミクログリアの機能の1つは、中枢神経系の主要なゴミ収集器として機能することです」とブルダ氏は述べた。 「組織が損傷すると、神経線維の破片を食べてしまいます。これは非常に脂肪分が多く、一種の消化不良を引き起こす可能性があります。私たちの実験では、アストロサイトCCN1がミクログリアに代謝を変えるよう信号を送り、脂肪をすべて消化できるようにすることが示されました。」

Burda氏によると、この破片除去の改善は、一部の患者が脊髄損傷後に部分的かつ自然に回復する理由を説明するのに役立つ可能性があるという。研究者らが星状細胞由来の CCN1 を除去したところ、治癒が大幅に減少しました。

「アストロサイトCCN1を除去すると、ミクログリアは食べることになりますが、消化はしません。ミクログリアはさらに多くのミクログリアを呼び寄せますが、ミクログリアも食べることはできますが、消化はしません」とブルダ教授は語った。 「破片で満たされたミクログリアの大きなクラスターが形成され、脊髄の上下の炎症が高まります。そして、それが起こると、組織はうまく修復されなくなります。」

多発性硬化症と脳損傷への影響

科学者らが多発性硬化症患者の脊髄サンプルを検査したところ、同じCCN1関連の修復プロセスが観察された。 Burda氏は、これらの基本的な修復原理は、脳または脊髄のいずれかに影響を与える損傷に広く適用できる可能性があると指摘しました。

「中枢神経系の治癒におけるアストロサイトの役割は、著しく研究が進んでいません」と生物医科学部部長のデイビッド・アンダーヒル博士は述べた。 「この研究は、病変から離れたアストロサイトが、慢性炎症を制限し、機能的に意味のある再生を促進し、脳および脊髄損傷後および疾患時の神経学的回復を促進するための実行可能な道を提供することを強く示唆しています。」

Burda 氏は現在、CCN1 経路を利用して脊髄の治癒を改善する戦略の開発に取り組んでいます。同氏のチームは、アストロサイトCCN1が炎症性神経変性疾患や老化にどのような影響を与えるのかについても研究している。

その他の Cedars-Sinai の著者には、Sarah McCallum、Keshave B. Suresh、Timothy S. Islam、Manish K. Tripathi、Ann W. Saustad、Oksana Shelest、Aditya Patil、David Lee、Brandon Kwon、Katherine Leitholf、Inga Yetokian、Sophia E. Shaka、Jasmine Plummer、Vinicius F. Calsavara、Simon RV が含まれます。ノット。

他の著者には、コナー H. ベヴァリッジ、パラク マンチャンドラ、ケイトリン E. ランドルフ、ゴードン P. ミアーズ、ランジャン ダッタ、川口 力、ガウラフ チョプラが含まれます。

資金提供: この研究は、米国国立衛生研究所 (NIH) 5R01NS128094、R00NS105915、K99NS105915 (JEB へ)、F31NS129372 (KS へ)、K99AG084864 (SM) R35 NS097303 および R01 NS123532 (RD) によって支援されました。 R01MH128866、U18TR004146、P30 CA023168、ASPIRE Challenge および Reduction-to-Practice 賞 (GC へ)。米国麻痺退役軍人研究財団（JEBへ）。生命のための翼 (JEB へ); Cedars-Sinai Center for Neuroscience and Medicine 博士研究員フェローシップ (SM へ)。米国神経学会神経科学研究フェローシップ (SM へ)。カリフォルニア再生医療研究所博士研究員奨学金（SM 宛）;米国国防総省 USAMRAA は、査読済みアルツハイマー病研究プログラム (GC へ) を通じて W81XWH2010665 を受賞しました。アーノルド・O・ベックマン博士研究員フェローシップ（CER宛）。 NIH 助成金 P30 CA023168 によって資金提供されたパデュー大学癌研究センターも認められています。