生きているマウスの脳内の細胞を再プログラミングすると、パーキンソン病の症状が緩和されます

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ビデオ: パーキンソン病に、全く新しい治療法の可能性|マウス実験成功Nature最新論文解説! 2022, 12月
生きているマウスの脳内の細胞を再プログラミングすると、パーキンソン病の症状が緩和されます
生きているマウスの脳内の細胞を再プログラミングすると、パーキンソン病の症状が緩和されます
Anonim
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アメリカと中国の科学者は、パーキンソン病の損傷を修復する別の方法を提案しました。それは、生体内、つまり生きている脳内で再プログラミングすることにより、星状細胞をニューロンに変換することです。彼らは、単一のタンパク質の生成をブロックするだけで十分であることを発見しました。同時に、彼らはマウスの脳内のニューロンの数を補充することに成功し、動物の変性に関連する運動障害の症状が消えました。作品はジャーナルネイチャーに掲載されました。

パーキンソン病の場合、神経変性を止め、病気の症状を補うだけではない良い薬はまだありません。この問題を解決する1つの方法は、新しいニューロンを脳に供給する方法を学ぶことです。しかし、人間は神経幹細胞が少なく、抽出が容易ではないため、科学者は他の種類の細胞をそれらに変換する方法を探しています。

2017年に、スウェーデンの科学者が4つの物質(3つの転写因子と1つのマイクロRNA)を使用して、アストロサイト(神経組織の補助細胞)を実際のニューロンに変換する方法を学びました。現在、カリフォルニア大学のHao Qianは、中国と米国の同僚とともに、さらに進んでいます。彼らは、生きているマウスの脳内の細胞を再プログラムすることを決定しました(マウスの脾臓が最近になってから肝臓)。

将来のニューロンの原料として、Qianらは前任者と同様にアストロサイトを選択しました。脳内にアストロサイトが非常に多く、活発に分裂しており、別の種類の細胞に比較的簡単に変換できるためです。科学者たちは、再プログラミングの手段としてRNA結合タンパク質PTB1を選択しました。その発現の減少は、そのニューロン変異体nPTB1の発現を引き起こし、それが次に、ニューロンの成熟に関与する遺伝子の働きを抑制することが知られている。

マウスとヒトの星状細胞でPTB1の発現が抑制された後、1か月以内に、培養中の細胞の50〜80%がニューロンのように見え始めました。再プログラムされた細胞では、ニューロンに特徴的なタンパク質の発現を検出し、活動電位を登録することも可能でした。これは、ニューロンの機能的適合性の主な兆候です。

この方法がinvitroで機能することを確認した後、研究者たちはinvivo実験に移りました。彼らは、星状細胞でcreリコンビナーゼを発現するトランスジェニックマウスを用いて働きました。これにより、PTB1ブロッカーウイルスを星状細胞に直接標的化することができます。ウイルスが標的に到達することを確認するために、赤色蛍光タンパク質の遺伝子が挿入されました。パーキンソン病の主な標的の1つである脳の黒質にウイルスが注入された後、ウイルスは実際にその中に現れ、星状細胞に似た形の赤血球を輝かせていました。 3週間後、これらの細胞の20%にニューロンマーカーがあり、10週間後、光る細胞の80%がニューロンになりました。

その後、研究の著者は、脳の他の領域である大脳皮質と線条体で実験を繰り返しました。彼らは、脳のさまざまな領域での星状細胞の再プログラミングの効率がほぼ同じであることに気づきました。しかし、結果は異なっていました:新しく獲得されたニューロンは、それらが現れた場所に応じて、異なるマーカーを表現しました。これはおそらく、脳のさまざまな領域の星状細胞が最初は遺伝子発現が異なっていたという事実によるものですが、微小環境の違いの結果である可能性もあります。ただし、新しいニューロンは既存の脳構造に統合されています。これを確認するために、科学者は線条体に発光顆粒を注入し、1日後に黒質でそれらを発見しました-したがって、ニューロンはある構造から別の構造に成長し、脳のある部分で顆粒を捕獲して別の部分に運ぶことができました。

最後に、研究者たちはパーキンソン病と戦うためにリプログラミングを適用しようとしました。その症状は、ドーパミン作動性ニューロンの死を引き起こすドーパミンの毒性類似体によってマウスに誘発されます。著者の計算によると、毒素の注射から1か月後、線条体のニューロンの数は90%減少しました。ほぼ3000から約266になりました。次に、マウスに再プログラミングウイルスを脳に注射し、10〜12週間後、600個以上の細胞を回復させるのに役立ちました。したがって、動物の出口では、ドーパミン作動性ニューロンの初期数の約30パーセントが残っていました。

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再プログラミングの前(上)と後(下)の「片側パーキンソン病」のマウスの脳。ドーパミン作動性ニューロンは緑色に光ります。

再プログラムされた星状細胞は、ドーパミンの活発な生産者であることが判明しました。毒素の注射後、その濃度が標準の約4分の1に低下した場合、治療後、再び65%に上昇しました。さらに、再プログラミングにより、運動機能の回復が可能になりました。パーキンソン病のこのモデルでは、マウスは線条体の半分の片方にのみ毒素を注射され、ニューロンの変性は片側であることが判明しました:その後、動物は片側だけで手足を使用することを好みましたオブジェクトを感じる。しかし、治療後、この選択性は消失し、動物はすべての手足を均等に動かしました。

研究の著者は、いくつかの重要な未解決の問題が彼らの方法を人間への適用から分離していると述べています。たとえば、誤って再プログラムされたことが判明した他の細胞に対処する方法や、治療を受けやすい星状細胞の数を制限して、それらが不足しないようにする方法を決定する必要があります。さらに、主にパーキンソン病に苦しむ高齢者では、星状細胞は若い人よりも分裂が少なく、柔軟性が低いため、再プログラミングの効果が低い可能性があります。

エディターから

それにもかかわらず、そのような治療法が病気を永久に取り除くのに役立つとはまだ誰も約束していません。マウスでは、パーキンソン病の類似体しか作成できません。細胞が一度死ぬため、神経変性は進行しません。したがって、再プログラミングがヒトのパーキンソン病の発症を止めることができるかどうか、またはそれが継続的な支持療法として使用される必要があるかどうかは不明です。

最近、再プログラムされた細胞の注射が、ヒトのパーキンソン病に対して初めて使用されました-これまでのところ、1人だけですが。さらに、この病気に対処するための他の試みについても書きました。たとえば、脳内にブタの細胞が入ったカプセルを移植することです。科学者たちはまた、虫垂を取り除くことでこの病気を発症するリスクが減少することを発見しました。

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