アルツハイマー病や脳卒中などの脳疾患の監視と治療は、重要な臓器にアクセスできないため、課題となってきました。
脳は頭蓋骨と周囲の他の膜によって保護されています。
今回、ドイツのヘルムホルツ・ミュンヘンの科学者たちは、頭蓋骨と脳の間のより複雑な関係を明らかにしました。
彼らは、その発見が新たな診断と治療の選択肢を提供し、「非侵襲的な頭蓋骨画像化により将来の脳の健康状態のモニタリングに革命をもたらす」可能性があると述べている。
脳にアクセスしようとする免疫細胞
最近の研究では、頭蓋骨の骨髄と脳の保護膜の最外面である髄膜表面との間に直接的なつながりがあることが示唆されています。
「科学者チームは、これらの接続が膜の最も外側で最も硬い層である硬膜をも通過することが多く、これまで考えられていたよりもさらに脳表面に近いところで開いていることを発見しました。」ヘルムホルツ・ミュンヘンの声明によると。
アルツハイマー病、脳卒中、多発性硬化症（MS）などの神経疾患に共通する特徴である神経炎症は、頭蓋骨の免疫細胞が脳に侵入すると引き起こされる可能性があります。
「例えるなら、お城だと思ってください。脳は内部にあり、軍隊は外部にあります。彼ら（侵入者、免疫細胞）は内部を破壊したいのですが、ブロックされていますよね？」ヘルムホルツ・ミュンヘンの組織工学・再生医療研究所所長、アリ・エルテュルク氏は語った。
「しかし実際には、この研究で私たちが発見した小さな門があり、高解像度で、人々が以前は知らなかった小さな、小さな門が壁にあります。そして、これらの門は開く可能性があり、開くと彼らが侵入し、脳に損傷を引き起こすのです」と彼は付け加えた。
研究者らはまた、PETイメージングを使用して、頭蓋骨からの信号がその下にある脳からの信号を反映していることを発見した。これらの信号の変化は、アルツハイマー病や脳卒中患者の病気の進行に対応していました。
組織の除去と 3D イメージング
研究チームはまた、マウスと人間の両方の骨の分析で、頭蓋骨の骨髄の細胞は「その組成と疾患反応が独特」であり、頭蓋骨に隠されている「脳特異的な」細胞や分子は、他の骨にも見られます。
頭蓋骨、髄膜、脳の高解像度画像を生成するために、研究チームは臓器や骨を透明にする特殊な方法である「組織透明化」を初めて使用しました。
「これは、コップ一杯の牛乳と水を調べるようなものだと考えてください。私たちがやっているのは牛乳を水に変えることであり、それには脱水などのいくつかの生化学的プロセスが必要です。そして、牛乳の白い粒子を取り除きます。その後、透明な部分が残ります。このように透明なので、光が伝わり、内部構造を視覚化することができます」とエルチュルク氏は説明しました。
次にチームは 3D イメージングを使用して、免疫細胞の前後の動きを促進する導管を視覚化しました。
「細胞を細胞ごとに、端から端まで見ることができました。そして、実際に人間の頭蓋骨と脳の表面の間にも接続があることがわかりました。そして今では、まず脳疾患を監視するために、これらの接続を利用できるようになりました」脳疾患の治療にも使用できる可能性があります」とエルテュルク氏は語った。
これらすべての発見により、超音波またはその他の方法を使用して患者の頭の表面をスキャンするだけで脳の炎症を監視できる新たな可能性が開かれます。また、早期診断が可能になり、病気の「発症予防に役立つ可能性さえある」。
4年以上このプロジェクトに取り組んだ約30人の研究者からなるエルテュルク氏のチームは、神経疾患を監視するための「より利用しやすく実用的な方法」が開発されることを期待している。
たとえば、小型のポータブル検出器を頭に永久的に取り付けて、定期的な MRI や PET スキャンの代わりに情報の連続ストリームを配信することができます。
「私たちのビジョンは、頭蓋骨は表面にすぎないため、人をMRI装置に入れる必要はなく、場合によってはスマートウォッチや小型検出器として使用することです。それを頭蓋骨の表面に置くだけで、脳の病気が何であるかがわかります」とエルテュルク氏は語った。
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