2022年11月18日
アルツハイマー病（AD）の最も高いリスク要因は老化だが、次に来るのは遺伝的要因で、アミロイドや tau といった分子だけでなく、実に様々な遺伝子多型がリスク要因として特定されている。中でも最も頻度が高いのが APOE の多型、APOE4とADの相関だ。APOEは名前の通り脂肪やコレステロールのトランスポーターで、大半の人はAPOE3というタイプの遺伝子を持っている。一本の染色体でAPOE3がAPOE4多型に変わると、ADリスクが３-４倍増加、さらに療法の染色体がAPOE4にかわるとそのリスクは１０倍を超える。
これほど重要な分子なのに、APOE4により ADリスクが上昇するメカニズムについては様々な説が存在し、決定的な説明は出来ていない。今日紹介するMITからの論文は、APOE本来のコレステロールトランスポーターの役割とADの関係を結びつけることに成功した研究で１１月１６日 Nature にオンライン掲載された。タイトルは「APOE4 impairs myelination via cholesterol dysregulation in oligodendrocytes（APOE4はオリゴデンドロサイトのコレステロール代謝異常を介してミエリン化を傷害する）」だ。
この研究では、APOEとAD発症を追跡したコホート集団の死後脳から細胞核を抽出し、single nucleus RNA sequenceによりsingle cellレベルの遺伝子発現データを集め、APOE多型の差による変化を調べている。
転写の比較はこれまでも行われており、APOE4が集まると、炎症性変化や細胞ストレス反応が高まること確認されている。この研究では、細胞レベルの比較から、ミエリンを合成するオリゴデンドロサイトでコレステロール合成経路が大きく変化していることに着目し、研究を進めている。
まず脂肪代謝物について、人の脳でのAPOE4の影響を調べると、様々なコレステロールエステルの上昇が見られ、遺伝子発現変化に一致している。そこで、組織学的にオリゴデンドロサイトを調べると、APOE4の患者さんでは脂肪酸やコレステロールが細胞体内に限局し、神経繊維に沿って存在している細胞質へと移動できないことを発見する。すなわち、合成が上がっても、ミエリン形成などに必要な末梢に移動せず、細胞体内で貯留することがわかる。
これが老化による影響でないことを、今度はAPOE3とAPOE4の方から作成したiPSを用いて調べている。iPSからオリゴデンドロサイトを誘導して組織学的に調べると、ヒト脳で見られたように、APOE4が存在すると、コレステロールが細胞体の核周囲に貯留し、末梢へと移動できない。さらに、神経細胞とk共培養を行い、神経繊維に巻き付いてミエリン合成を行うプロセスを再現すると、そこでのミエリン合成が出来ないことがわかった。
また、APOE4とAPOEノックアウト細胞を比べると、同じ異常が見られることから、APOE4は機能不全とほぼ一致すると考えて良い
以上の結果は、APOE4により起こる細胞ストレスで、オリゴデンドロサイトのコレステロール合成が高まるにもかかわらず、輸送がうまく行かずに、細胞ストレスが高まるとともに、ミエリン合成が低下することがわかる。
とすると、コレステロールの移動を助ければ、細胞レベルの異常が改善すると期待されるので、シクロデキストリンを培養に加えて輸送を高めると、期待通り輸送が高まり、ミエリンの合成が正常化することがわかった。
最後に、このシクロデキストリンをAPOE4トランスジェニックマウスに投与する実験を行い、ミエリン化の上昇、そして認知機能改善が認められることを確認している。
以上が結果で、APOE4の作用はこれだけでないと思うが、ADについて新しい概念を提出するとともに、APOE4を持つ人たちの発症予防薬開発の可能性を大きく推進した重要な研究だと思う。
2022年11月17日
切除可能な腫瘍をすぐ切除するのではなく、様々な抗腫瘍措置をしてから切除することは、ネオアジュバント治療といわれ、多くのガンでルーチンになりつつある。そして、免疫療法の効果が確認されるにつれ、免疫療法をネオアジュバントとして使う治験研究が増えてきた。この方法の最大の特徴は、切除組織を用いてネオアジュバント治療の効果が確認できることで、特に多くのパラメーターが変化する免疫系では意義が大きい。
今日紹介するジョンズホプキンス大学からの論文は、GVAX と呼ばれる細胞ワクチンと PD1 阻害抗体を組みあわせたネオアジュバント治療の効果を、膵臓ガン組織で調べた研究で、１０月２７日 Cancer Cell にオンライン掲載された。タイトルは「Multi-omic analyses of changes in the tumor microenvironment of pancreatic adenocarcinoma following neoadjuvant treatment with anti-PD-1 therapy（ PD1 抗体ネオアジュバント治療後に膵臓ガン微小環境で見られる変化のマルチオミックス解析 ）」だ。
膵臓ガンのネオアジュバント免疫療法という意味では、貴重なデータだ。ただ、研究全体が何でもありで、ゴチャゴチャしすぎている印象がある。まず、免疫治療は抗 PD1 抗体だけでなく、GVAX と呼ばれる特殊なワクチンを用いている。
GVAX は、膵臓ガン細胞を GM-CSF を分泌するよう改変し、これを放射線照射した後抗原として注射するワクチンで、ガン免疫が強い患者さんに見られるガン周囲のリンパ組織集合を誘導するワクチンとして知られている。自己のガンではないので、ガン抗原のオーバーラップがあるかどうかは運次第だが、GM-CSF で免疫系を活性化することがポイントになっている。従って、この研究では GVAX と GVAX ＋ PD1 抗体を比べる形になっている。
コントロールがないが、代わりに全ての患者さんで免疫治療前にバイオプシーを行い、治療前後の組織を比べることで、効果を見ている。
結果だが、GVAX 単独、あるいは GVAX + PD1 抗体で、腫瘍組織の免疫システムをかなり変化させることが可能で、またこの変化と予後は相関しているとまとめられるだろう。面白い点だけまとめると以下の様になる。
- PD1 抗体に関わらず、GVAX により腫瘍組織のリンパ球集合が誘導できる。この集合は治療前のバイオプシーでは認められない。
- 腫瘍組織の CD8、CD4T 細胞はどちらも PD1 抗体組み合わせで高い数値を示す。
- ワクチンだけの場合、治療前からキラー細胞が腫瘍組織にいるかどうかが、生存率を決める。一方、この差が PD1 投与群ではなくなる。
- これまで知られているように、治療前の腫瘍組織の好中球が多いと、特に PD1 と組みあわせたときの予後が悪い。その意味で、治療前のバイオプシーは重要で、今後 IL8 などを阻害することでこの状況を変えることで、治療効果を高める可能性がある。
- PD1 抗体治療により、腫瘍浸潤T細胞のクローナル増殖が観察できる。
他にもまだまだあると思うが、混乱するだけなので紹介はやめる。要するに、GVAX はリンパ球集合誘導という意味では効果があり、また PD1 抗体もT細胞の疲弊を抑え、クローン増殖を高める点は期待通りだが、その効果をさらに強めるために好中球のコントロールが重要であることが結論になる。特に目新しいわけではないが、実際の患者さんのネオアジュバント治療をここまでやったのが大きい。おそらく、これを積み重ねることで、さらに免疫療法を改良することが出来るだろう。我が国でここまで出来るようになるのは、いつのことだろう。
2022年11月16日
おそらく脳脊髄液の研究で最も驚いたのは、２０１３年に紹介した、睡眠が脳脊髄液循環を高め、一日の老廃物を除去してくれていることを示したRochester Medical Centerが発表したScience論文で、今もメディアでは取り上げられることが多い（https://aasj.jp/news/watch/608）。その後、この循環を支える構造などが明らかになり、このHPでも紹介してきた。ただ、このシステムに関してはまだまだ話は尽きないようだ。
今日紹介するワシントン大学からの論文は、髄膜や脳血管周囲のマクロファージが髄液循環システムの掃除屋として働いているという、組織学の極致といった論文で、１１月９日 Nature にオンライン掲載された。タイトルは「Parenchymal border macrophages regulate the flow dynamics of the cerebrospinal fluid（実質との境に存在するマクロファージは脳脊髄液の流れを調節している）」だ。
タイトルから、マクロファージが脳脊髄液の循環のポンプの働きをしているのかと思ってしまったが、先に種明かしをすると、直接流れを駆動するのではなく、管を掃除したり、駆動に関わる平滑筋を助けたりするという結果だ。
このグループは脳脊髄液が流れるルートの壁に並んでいるマクロファージに注目し PBM (Parenchymal border macrophages )（脳境界マクロファージ）と他のマクロファージやミクログリアから区別して、特定する方法を開発し、この細胞が髄液と脳実質の中間で双方から様々な物質を貪食する機能があることを確認している。
次に、この貪食能を利用して、毒の入ったリポソームを食べさせ、PBM を除去すると、MRI で測定される髄液の流れが強く抑制され、また脳内で発生する様々な老廃物が蓄積する。
次に PBM が髄液の流れにどう寄与しているかを調べる目的で、まず髄液運動の駆動力として知られる動脈の反応を、ライブイメージングを用いてPBM除去マウスで調べると、動脈の刺激に対する反応や拍動が低下していることを明らかにしている。Single cell RNA sequencing で調べると、PBM は血管平滑筋と相互作用するシステムを持ち、これを介して平滑筋運動をスムースにしていると考えられる。
この実験は、脳を開けてしまうのではなく、頭蓋を薄くして顕微鏡で見えるようにして行っており、なかなかプロの世界を感じる。同時に、PBM が高い貪食能を持つことから、様々な細胞外マトリックスが蓄積するのを抑え、通りをよくしていることも示している。
以上から、PBM は平滑筋の調子を整え、髄腔の掃除を行うことで髄液の流れを調節することがわかったが、最後に老化マウスをしらべ、この機能が低下することで、髄液の流れが落ちていること、この変化が記憶障害の原因になること、そして M-CSF を注射することでこの機能を急性には回復させられることを示している。老化で頭の掃除が出来なくなるようだ。
そして、この機能低下がアルツハイマー病につながるアミロイドβ の除去に関わることも示している。
以上が結果で、特に脳の老化を考える時には重要なポイントになるように思う。
2022年11月15日
時間経過とともに進展する言葉のつながりを私たちは理解することが出来る。この時、音素を区別しながら、言葉のつながりを脳内で再構成し、その内容を理解する。言語が最初は音素の並びをシンボル化することから始まったとすると、この脳過程を理解することは、言語の発生を知る鍵となるが、まず人間の脳でしか調べられないので、研究は難しい。
今日紹介するカリフォルニア大学サンフランシスコ校からの論文は、時間解像度は高いが空間解像度は高くない脳磁図計を用いて、語られるストーリーを聞いているときの脳をの反応を解析し、聞いている単語の並びの様々な要素と相関させることで、聞いた音を解読する我々の脳の仕組みに迫った研究で、１１月３日 Nature にオンライン掲載された。タイトルは「Neural dynamics of phoneme sequences reveal position-invariant code for content and order（音素の並びを解読する神経動態は内容と順番に関してポジションに関わらないコードを明らかにする）」だ。
この研究では脳磁図計の中で、自然なストーリーを聞かせ、この時に反応している脳領域を、音素や文章の複雑性、単語の構造や、音素の場所など１４の要素に分解し、それぞれの要素を脳活動と対応させ、脳がそれぞれの要素や、統合された結果をどのように表象しているかを調べている。
方法論的には、いわゆる回帰解析で、それによりどの程度説明がつくかを調べるスタイルで、数理的内容については完全に理解しているわけではない。
ただ、結果は、これまで私がぼやっと思い描いていた、一つの音素の並びを脳が追いかける、というシナリオとは全く異なっている結果で、
1）一つの音素に対して大体３００ｍsの間に、 大体３種類の独立した表象が形成される。すなわち、同じ音素を、少しづつずれて形成される表象として脳内に一定期間保持している。
2）とすると、続いて現れる音素の順番が狂ってしまうことになるが、音素間の間隔をコードすること、及びそれぞれの音素の表象に関わる領域が、次の音素と重ならないようにすることで、音素の順序の表象が形成できる。
3）それぞれの音素を維持する時間は、音素に対応する単語の内容や、文章の複雑さで調節される。すなわち、音素の現れるのが予想しやすい場合は短い時間で解読され、他の音素に集中することが出来る。
ちょっと複雑な結果なので、うまく説明できたかわからないが、要するに同じ音素を、決して一つではなく、少しづつずれながら平行して活動する２-３種類の表象として維持することで、前後の他の音素との関係を確定し、統合していることがわかる。これをPC上で実現することはそう難しいことではないが、これにより音声認識をどこまでフレキシブルに出来るのか、その結果を待って評価したい。しかし、これまで抱いていたイメージよりは、この処理方法は納得できる。
2022年11月14日
脊髄損傷治療領域でのローザンヌ工科大学の成果が著しい。２０１８年、硬膜外電気刺激 （EES）とリハビリを組みあわせて、慢性の脊損患者さんの自立歩行を可能にした前臨床と臨床研究の成果に関する Nature 論文を紹介したが（https://aasj.jp/news/watch/9166）、その後、AIを取り入れたさらに高度なプログラムと、複数の平面電極を駆使して、手術の日から足が動くようになる EESシステムを開発し、臨床応用が始まっていることについては脊髄損傷を受けた友人達と、Youtubeで解説した（https://www.youtube.com/watch?v=3X5s4CrfkGQ）。
同じグループが、今度は EESによってなぜあれほどうまく歩けるようになるのかという素朴な疑問に答える画期的な研究を１１月９日 Nature にオンライン掲載した。タイトルは「The neurons that restore walking after paralysis（麻痺の後で歩行能力を回復させる神経細胞）」だ。
EESは驚くべき技術だが、経験とAIに依存しており、脊髄で何が起こっているのかはわかっていない。このグループは、EESの成功にあぐらをかかず、この点の解明を進めていた。
面白いことに、EESにより多くの脊髄神経の活性が低下する。これが、EESで歩くときに必要な神経だけにリプログラムされたのではと考え、まずマウスで人間のEESと同じモデルを作成し、最終的に EESに反応して歩行を可能にしている神経細胞の特定を試みている。
まず脊髄細胞を single cell RNA sequencing で分類し、これらを組織上でマッピングできるようにした上で、EESにより最も活性化される細胞を探索している。実際にはAIを用いた大変な努力だと思うが、その結果ついに後核と前核のボーダーにあり、毛様体脊髄路に太い神経を送っている神経細胞を特定する。
あとは、この細胞を光遺伝学的に活性化したり、抑制したりして以下の結果を明らかにしている。
- この神経細胞は正常歩行にはあまり関与しない。
- この神経を抑制すると、EES刺激でも麻痺したままになる。
- この神経細胞はEES歩行時に最も活性化される。
- 硬膜外からの刺激でなく、この細胞を光り遺伝学的に刺激することで、EESと同じ効果を発揮し、歩行させることが出来る。
わかりやすいように極めて単純化して紹介したが、要するに正常では脳幹からの刺激を受ける程度で、大きな役割がない神経細胞が、麻痺後の神経刺激に反応して、新しく歩くためにリプログラムされるという結果だ。なぜ EESであそこまでうまく歩けるのか理解できないモヤモヤが晴れた。この細胞がわかったことで、ひょっとしたらさらに高いレベルの脊髄損傷治療が可能になるのではと期待される。ますます発展して欲しい。
2022年11月13日
医学部卒業後、臨床医として働いていた７年間は、外来で結核患者さんを見ることは普通だった。ただ、重症のケースはほとんどなく、７年間で一人だけ胸水貯留を示した患者さんが外来に来たことはあったが、残りの患者さん達の病巣は肺に限局されていた。
元々結核菌は気道感染し、また感染後マクロファージ内にとどまるので、肉芽形成によりマクロファージが限局することが、肺に病巣が限局する理由だと考えてきた。
今日紹介するデューク大学からの論文は、結核菌によるマクロファージ遊走能の調節が、病巣の広がりを決めること、そしてそのメカニズムを明らかにした論文で、感染症研究が私たちに面白いドラマを見せてくれることを示す研究だ。タイトルは「An ancestral mycobacterial effector promotes dissemination of infection（先祖方抗酸菌が持つ分子が感染の伝搬を決める）」で、１１月９日 Cell にオンライン掲載された。
このドラマは、最初、一人のベトナム人から拡がった結核患者さんのほとんどが、通常の結核と違い、肺以外の臓器に拡がっているという発見から始まっている。
おそらくこれは結核菌の違いによるのではと考え、分離した結核菌のゲノム解析を行うと、現代主流になっている L2-L4 とは別の、L1 と呼ばれる系統に属していることを特定する。この株は、他の抗酸菌との関係から、「先祖型」と呼ばれる系統に属している。
そこで、ゲノム解析データから、先祖型と現代型を分ける違いを探すと、結核菌から分泌され病原性に関わるESAT-6の類縁遺伝子esxMが先祖型では完全長が分泌されるのに対し、現代型ではストップコドン変異により短い形に変化していることを明らかにする。
幸い、ゼブラフィッシュに感染するM.marinumもこの完全超分子を持っており、ゼブラフィッシュに感染すると、感染したマクロファージの遊走速度が高まり、身体全体に拡がること、そしてこの現象がesxMを欠損した菌では見られないことを確認する。すなわち、結核菌から分泌されるesxMがマクロファージを活性化し、体中に結核菌を運ぶことが、病巣の広がりに関わることを示している。
そこで、esxMのみをマクロファージに発現させる実験を行い、最終的にアクチンの調節因子Arpc2の機能を高めることで、遊走能を高めていることを明らかにする。
また、結核菌のゲノムと感染力を調べた疫学研究を再検討し、esxMを持つタイプのL1結核菌感染者では、骨髄炎の発症率が高いことを示している。
以上、珍しい症例から、結核菌が体内に広がるメカニズムまで、面白いドキュメンタリーを見ることが出来た。残念ながら、esxMによる遊走能の違いがホスト免疫能にどう影響するかについての検討はないが、もし遊走能が高いと免疫が上がるとすると、ワクチンのアジュバントとして利用できる可能性があるし、そもそもアジュバントとして有名なBCGは祖先型に近いはずなので、ドラマの第二幕につながる可能性がある。
2022年11月12日
現在のガン研究の一つの焦点は、ガン組織の中で発生する多様性と、その転移や浸潤といった生物学的意義を特定し、ガンの治療抵抗性を防ぐ手段を開発することだと思う。私たちが現役の頃は、この重要性はよくわかっていても、それを調べる手段が限られており、ガンの中の多様性を見つけることすら困難だった。
しかし、DNAシークエンスパワーが上がり、同じサンプルを高いカバレージでシークエンスすることで、変異のリストを作成することが容易になり、また single cell RNA sequencingの登場で、変異とその転写に対する影響が詳しくわかるようになってきた。後は、組織というガンの究極情報とそれらを統合することになるが、ここでも多くの技術革新が進み、やる気と資金があれば誰もがこの課題にチャレンジできるようになっている。
今日紹介するウェルカムトラスト・サンガー研究所、ストックホルム大学、そしてドイツ ガン研究所からの論文は、３年前「組織学のバーコード革命」としてYoutubeで解説した（https://www.youtube.com/watch?v=k4YMvL46ksQ）、新しい in situ hybridization法を用いて、ガンの変異や遺伝子発現の変化を組織上にマッピングした研究で、１１月９日 Nature にオンライン掲載された。タイトルは「Spatial genomics maps the structure, nature and evolution of cancer clones（ガンの構造、性質、そして進化についての空間的ゲノムマップ）」だ。
この研究では乳ガン組織の凍結連続切片を作成し、一部を全ゲノム配列解析に回し、組織中に存在する突然変異を特定している。この特定した変異について、変異をカバーするプライマー、正常をカバーするプライマーを用いて組織上で増幅、そのプライマーのバーコードを利用して、組織上に様々な遺伝子について、変異細胞のマップを形成している（詳しくは上で紹介したYoutubeを見て欲しい）。
そして、残った組織切片を組織学や、やはりバーコードを用いた多数の遺伝子発現を同時解析する方法を組みあわせて、変異マップに重ねることで、形態や遺伝子発現の変化を組織上で統合している。
勿論厳密に言えば、同じ細胞を追いかけているわけではないが、連続切片は病理検査で普通に行われており、十分統合的データが得られているのではないだろうか。いずれにせよ、方法自体はずいぶん前に開発されていても、それを使いこなしてデータをとるためには何年も時間がかかるのがわかる。
では統合されて何がわかったのか？率直に言うと、示された結果は既に指摘されてきたことだが、それが実際にデータとして示されたことが重要だと思う。
例えば、乳ガンの場合、上皮様構造を持つガン組織と浸潤性のガン組織に加えて、良性の増殖像など様々な組織像が組み合わさっている。それぞれ、遺伝子発現に差が認められるが、浸潤性の細胞に認められるPTEN遺伝子変異をたどって見ると、既に上皮様構造組織で見られており、細胞形態と必ずしも一致するわけではない。
また、Ki67など増殖マーカーの発現やクローン解析と統合すると、ガンの進化を追いかけることが出来る。すなわち、増殖性が獲得されたあとでも、上皮様ガン組織には様々なクローンが混在することがわかる。そして、その中の一部が特定のクローンに占拠される様子が、一つの組織の上で視覚化される。
最後にリンパ節転移についてみると、クローンによりリンパ節内での形態が大きく異なり、さらに周りの細胞を見ると、リンパ球に取り囲まれるクローンと、白血球により取り囲まれるクローンに分かれることが示されている。
以上、ガンは極めて多様で、周りの組織と相互作用して、形態的にも遺伝子発現でも、ゲノム変異を超えた多様性を示すというのが結論になる。
おそらくこれは手始めで、例えば前立腺ガンのように、急激な悪性転換が起こるようなガンを調べることで、これまで予想しなかった話も生まれるような気がする。
2022年11月11日
蛋白質に加えられたマンノース６リン酸修飾を利用して体外から投与した酵素をリソゾームに送り込み、リソゾーム病と呼ばれる様々な酵素欠損の酵素置換療法が開発され、既に３０年が経過している。この治療が成功するためには、できるだけ早く遺伝子スクリーニングで患者さんを見つけ出し、不可逆的変化が軽度のうちに治療を始める必要がある。親が保因者であることがわかっている場合は良いが、そうでない場合は、診断確定が最も高いハードルかも知れない。
ただ、病気によっては保因者であることがわかっていて、生後まもなく診断が可能でも手遅れの病気が存在する。その一つが乳児型のポンペ病で、αグルコシダーゼ（GAA）活性が完全欠損するため、グリコーゲンが筋肉に蓄積するため、生まれたときから拡張性心肥大を持っており、生後まもなく治療を始めても、生後２年以内に死亡する確率が高い。
このような胎児期に発生するリソゾーム病の酵素置換療法を、胎児発生の早くから行う方法がマウスで開発されていたが、この治療を乳児型ポンペ病に対して行ったのが、今日紹介するカリフォルニア大学サンフランシスコ校からの論文だ。タイトルは「In Utero Enzyme-Replacement Therapy for Infantile-Onset Pompe’s Disease（幼児期発症ポンペ病の子宮内酵素置換療法）」で、１１月９日 The New England Journal of Medicine にオンライン掲載された。
今回胎児酵素置換療法の対象になった子供は、７番目の子供で、それ以前に生まれた兄弟姉妹のうち３人が幼児型ポンペ病で死亡しており、また１人は流産している。このため、ポンペ病の可能性を絨毛採取と呼ばれる出生前診断法を用いて、遺伝子診断を行い、グルコシダーゼ分子が全く作られないポンペ病と診断している。
診断後、妊娠２４週目から臍帯静脈に２週ごとに酵素製剤が投与され、出生後も２週間隔で投与を続けている。この患者さんでは、グルコシダーゼが全く作られないので、抗体により投与酵素の吸収が阻害される可能性があるため、免疫抑制療法と、それを補う意味で免疫グロブリン注入も合わせて行っている。
この患者さんについては、これまで同じ病気で死亡した兄弟姉妹のデータがあるので、それと比べることで効果を判定している。
結果だが、なんと言っても２４週からの投与で、拡張性心肥大が全く抑えられている。また、胎盤の組織を調べるとグリコーゲンの蓄積像が全く見られない。
また、生後の成長も順調で、筋力低下はほとんどでみられず、患者さんは１１.５ヶ月目に自立歩行することに成功している。
以上、基本的には今後も置換治療を続ける必要があり、また免疫抑制も続ける必要があるが、治療が成功したと結論している。
今後の課題だが、おそらく免疫抑制治療と酵素置換治療を生涯続ける必要がある点だろう。胎児治療により酵素に対する免疫トレランスが誘導できる可能性が期待されているが、残念ながら酵素に対する抗体が低いとはいえ生産されている。従って、今後は胎児治療時に免疫トレランスを誘導するとともに、酵素の体内での合成分泌が起こるような細胞治療や、遺伝子治療を組みあわせ、完全に静脈注射から解放された治療法を目指すことになるだろう。いずれにせよ、完治のための方策が明確になったことが大きい。
2022年11月10日
リン酸化され凝集した Tau蛋白質が、あたかもプリオンのようにシナプス結合を介して神経から神経へと伝搬することを知ったときには驚いた。Tau が PET で見られるようになりわかってきたアルツハイマー病（AD）の進行経過もこれを裏付けている。
今日紹介するインディアナ大学からの論文は、Tauと結合して安定化させ伝搬を助ける役割を持つ蛋白質Bassoonを特定した研究で、１１月７日 Nature Neuroscience にオンライン掲載された。タイトルは「Bassoon contributes to tau-seed propagation and neurotoxicity（BassoonはTauの播種と神経毒性に関わる）」だ。
Tau の生化学の論文はあまり読んでいないので、この論文の位置については評価できないが、研究では変異型Tau を導入したマウス神経を用いて Tau と結合している分子の特定を行っている。
方法は一種の力仕事で、プロ凝集型Tau が集まると FRET と呼ばれるエネルギー伝達システムが働いて光を発するアッセイ系に、神経抽出物を大きさで分画し、それぞれの分画をこの系でトランスフェクションし、光を発する分画を、播種型Tau として特定する方法で、Tau と結合する分子コンプレックスのサイズをまず決定している。
かなり大きな分子分画が得られ、その中には様々なシナプス小胞輸送に関わる分子が特定されてきたが、この研究ではこれまでも Tau との関わりが指摘されていた Bassoon(BSN) に注目して、これが Tau播種に関わるかを様々な系で調べている。結果だが、
- AD患者さんの神経細胞でも、同じ分画が播種能を持っており、また BSN は変異型Tau と細胞内で結合している。
- ショウジョウバエの視神経を用いる方法で、BSN が過剰発現し、変異型Tau を持つハエでは、視神経の変性が起こる。
- アデノウイルスを用いた遺伝子ノックダウンを新生児脳でおこない、成長後変異型Tau を導入する方法で調べると、Tau の播種が BSN発現を抑えることで強く抑制できる。
- BSN は変異型Tau の安定性を保ち、蛋白分解酵素から守ることで、その播種を助ける。
- BSN をノックダウンしたマウスでは、認知機能が改善し、また海馬の神経興奮機能の低下を抑えることが出来る。
以上が結果で、Tau の播種と言っても、その背景には様々な分子が関わっていることがよくわかった。おそらくノックアウト実験を行えば他の分子も播種に関わっている可能性が出てくるだろう。このプロセスが明らかになると、AD の全く新しい治療法につながるかも知れない。
2022年11月9日
これまで「自閉症の科学」では、自閉症スペクトラム（ASD）に関わる様々な遺伝子変異、遺伝するコモンバリアントとASD独自に発生するレアバリアントの役割、などを詳しく紹介してきた。ところが、振り返ってみると、遺伝子発現に関する研究を紹介したことがない。遺伝子変異の差は、発現した遺伝子機能の差として現れること、そして多くのコモンバリアントが遺伝子発現に関わるバリアントであることを考えると、全く片手落ちの自閉症ゲノムの紹介をしてきたことになる。
そこでまずこれまでのASD脳の遺伝子発現についてざくっとまとめておくと、シナプス機能など神経細胞自体の機能に関わる遺伝子の発現は低下し、グリア細胞が発現する炎症やストレス応答遺伝子が上昇することがわかっていた。
今日紹介するカリフォルニア大学ロサンゼルス校からの論文は、４９人のASDと５４人の典型人の死後脳の各部分を採取、遺伝子発現を部分ごとに比べることで、より精度の高いASD遺伝子発現の変化を調べた研究で、１１月２日 Nature にオンライン掲載された。タイトルは「Broad transcriptomic dysregulation occurs across the cerebral cortex in ASD（ASDの大脳皮質全体にわたって、広範な遺伝子転写の異常が見られる）」だ。
大脳１１カ所から大脳皮質をサンプリングし、その遺伝子発現を調べた研究で、基本的には得られたデータを、部分ごと、ASDと典型人で比べていくデータサイエンスになる。従って、何か特定の遺伝子の変化に注目しているわけではない。その結果、
- ほとんどの大脳領域で、典型人とASDでの遺伝子発現の変化を認めることが出来る。また、典型人で大脳各部の遺伝子発現も、領域ごとに違いが見られる。
- 領域ごとにASDと典型人の違いの大きさを調べていくと、前方から後方に差が大きくなり、最も大きな差が見られるのは後頭部の視覚領域。
- この変化の性質を探ると、典型児で見られている脳各領域の遺伝子発現の差が、ASDでは消失して、領域間の差がなくなることがわかる。
- この差の元になる遺伝子を、発現調節から５０程度のもヂュールに分けると、発現の差が大きい遺伝子の多くは、これまでコモンバリアントやレアバリアントとして指摘された遺伝子を含んでいる。
- これまでASDでは指摘されてこなかった、シャペロンなど細胞ストレスに関わる遺伝子を含むモデュールの発現が高まっており、細胞のストレスが認められる。
- 視覚領域の遺伝子発現の変化から、第3/4層の興奮神経に強く変化が出ていることがわかる。
- ただ、single cell RNA sequencingで調べると、第3/4層の神経細胞数は低下していても、大きな変化ではなく、基本的には細胞ごとの遺伝子発現の変化が、ASDと相関することがわかる。
まとめると以上になる。勿論、これを発生時の遺伝子ネットワーク形成や、神経機能と対応させることは今後の課題になる。ただ、思っている以上に、遺伝子発現レベルで変化が見られ、しかも領域間の差が解消される方向に変化が起こっていることは、ASD理解にとって重要な結果だと思う。
