科学者たちは、人間の脳細胞を赤ちゃんネズミの脳に移植しました。新しい光を当てる自閉症や統合失調症などの神経疾患について。
これは、長い間謎に包まれてきた人間の脳の発達と、この最も複雑な器官に影響を与える疾患をより良く研究する取り組みの一環である。
移植された人間の脳細胞は成長してラットの脳組織との接続を形成し、ヒゲの動きを感知してラットの行動を制御できるほどうまく統合した。
「自閉症や統合失調症などの多くの障害はおそらく人間特有のものである」が、「人間の脳は確かにそれほどアクセスしやすいものではなかった」と水曜日にネイチャー誌に発表された研究の主任著者であるセルジュ・パスカ博士は述べた。
人間の脳から組織を採取することを伴わないアプローチは、「これらの症状に対処しようとする有望な手段」である。
この研究は、脳の「オルガノイド」を作成するというチームの以前の研究に基づいて行われており、これは肝臓、腎臓、前立腺、またはそれらの重要な部分など他の臓器を表すために作られた人間の臓器に似た小さな構造物である。
脳オルガノイドを作成するために、スタンフォード大学の科学者たちは人間の皮膚細胞を幹細胞に変換し、それを誘導して数種類の脳細胞に変えました。
その後、それらの細胞が増殖して、人間の脳の最外層である大脳皮質に似たオルガノイドを形成します。大脳皮質は、記憶、思考、学習、推論、感情などにおいて重要な役割を果たします。
科学者らはこれらのオルガノイドを、脳の接続がまだ形成されている段階である生後2～3日の子ラットに移植した。
オルガノイドは成長し、最終的には移植されたラットの脳の半球の3分の1を占めるまでに成長した。オルガノイドのニューロンは、脳内の回路との機能的な接続を形成しました。
ヒトのニューロンは以前にもげっ歯類に移植されたことがあるが、一般的には成体動物、通常はマウスに移植される。
スタンフォード大学医学部の精神医学教授であるパスカ氏は、これらのオルガノイドが初期のラットの脳に配置されたのはこれが初めてで、「これまでにヒトの皮膚細胞から構築された最も高度な人間の脳回路が形成され、移植されたヒトのニューロンが可能であることを実証した」と述べた。動物の行動に影響を与える。」
研究者らによると、オルガノイドのニューロンがラットの脳内に「工場を設立」し、固有の回路との機能的な接続を形成しているという。
たとえば、研究者らが空気を吹きかけてラットのひげを刺激すると、ラットの脳内のヒトのニューロンが反応して発火することがわかり、細胞が感覚情報を拾うことができることが示唆された。
ネズミのひげは近くの物体や表面を検出し、衝突を避けるのに役立ちます。
別の実験で、パスカらはラットの脳内のヒトオルガノイド組織が活性化されたときに水を期待するようにラットを条件付けることにも成功した。
生きた脳の障害を研究する
このアプローチの実用化を検討するために、科学者らはラットの脳の両側にオルガノイドを移植した。1つは健康な人の細胞から生成され、もう1つは心臓疾患や自閉症スペクトラムに関連する稀な遺伝病であるティモシー症候群の人の細胞から生成されたものだ。障害（ASD）。
5 ～ 6 か月後、彼らはニューロンの活動に関連する病気の影響を確認しました。
双方の電気活動には差があり、ティモシー症候群の人のニューロンははるかに小さく、近くのニューロンからの入力を受け取るほど多くの拡張子は発芽しませんでした。
研究の一部は国立衛生研究所の資金提供を受けている研究者らは、自閉症や統合失調症などの障害を持つ人々の細胞から作られたオルガノイドを使って同様の実験ができる可能性があり、これらの疾患が身体にどのような影響を与えるかについて新たな知見が得られる可能性があると述べた。脳も。
イェール大学のフローラ・ヴァッカリーノ博士は、以前に自閉症患者のDNAから作られた大脳皮質を含む塊を培養した経験があるが、この研究はこの分野を前進させると述べた。
「ラットにおいて、これらの細胞が高度な発達という点で実際に私たちに示してくれることという点で、彼らがここで行っていることは非常に印象的です」とこの研究には関与していないヴァッカリーノ氏は語った。
動物実験はどの程度倫理的ですか?
このような動物実験は倫理的な懸念も引き起こします。たとえば、パスカ氏は、彼と彼のチームはラットの健康状態と、ラットが体内のオルガノイドに対して依然として正常に行動しているかどうかを認識していると述べ、実際にラットは正常に行動していると述べた。
研究者らによると、移植後約200日後の認知テストでは、ラットが対照ラットと比べて恐怖心を持たず、同様の記憶能力を保持し、発作を起こさないことが示されたという。
それでもパスカ氏は、これを霊長類で試みるべきではないと考えている。倫理学者らはまた、脳オルガノイドが将来、人間の意識のようなものを獲得する可能性についても疑問を抱いているが、専門家らは現時点ではその可能性は極めて低いとしている。
科学者の中には、動物以外の人間の脳オルガノイドを研究している人もいます。
たとえば、スイスのチューリッヒ工科大学の研究者らは、研究室で幹細胞から脳のような組織をどのように成長させ、さまざまな脳領域の細胞型とその発達を調節する遺伝子をマッピングしているかを説明する研究を今月初めにNatureに発表した。これらの構造を自閉症の研究に使用している人もいます。
パスカ教授は、脳オルガノイドは、世界中で障害の最大の原因となっている精神神経疾患の新たな治療法の試験にも使用できる可能性があると述べた。
このような研究は、人間の脳に到達するのが非常に難しいため、科学者がこれまで非常に困難であった進歩を遂げるのに役立つはずである、と彼は述べた - それが「精神医学が他の分野に比べてはるかに遅れている理由である」治療法という観点からの医学」。
