アルツハイマー型認知症:脳内での病気の進行過程を解明

アルツハイマー型認知症:脳内での病気の進行過程を解明 健康

著者情報:Georg Meisl氏, ケンブリッジ大学ユスフ・ハミード化学部 リサーチ・アソシエイト

アルツハイマー病をはじめとする認知症は、世界で5,500万人以上が罹患しているといわれています。

しかし、効果的な治療法の開発は遅々として進んでいません。

これは、何が原因で病気が進行するのかについて、まだ十分な理解が得られていないことが原因のひとつです。

Science Advances誌に掲載された私と同僚の最新の研究では、他の科学分野のアイデアを用いて、アルツハイマー病の患者さんのデータを分析するという新しいアプローチを提案しています。

このようにして、脳内でアルツハイマー病の進行をコントロールするプロセスについて、より深い理解を得ることができました。

アルツハイマー病やパーキンソン病など多くの神経変性疾患では、健康な脳細胞に含まれるタンパク質が微小な塊となって付着し、患者さんの脳内で凝集体と呼ばれるタンパク質の塊が形成され、脳細胞を死滅させ、記憶喪失などの症状を引き起こします。

凝集体の数が増えるにつれ、病気は悪化し、最終的には、最初の軽い症状から何年も経ってから死に至ります。

凝集体の形成にはいくつかのプロセスが関与していると考えられますが、凝集体がどのように形成されるのか、また、凝集体の形成速度を制御する上でどのプロセスが最も重要なのかについては、まだ詳細にはわかっていません。

アルツハイマー病の研究では、マウスなどの実験動物を用いてヒトの疾患を模倣することが多いです。

この方法は、遺伝的要因の影響など、病気の特定の側面を調べるのには非常に有効です。

しかし、病気全体の実験動物としてはあまり適していません。

これは、アルツハイマー病の発症には通常数十年かかるのに対し、実験動物ではもっと短い期間でしか研究できないことが一因です。

アルツハイマー病が脳内でどのように進行していくのかを、人間から直接得たデータを使って理解する方法が求められていました。

これまで、これは難しいことでした。

まず、人間から得られるデータは、実験動物で得られるデータよりもはるかに限られているからです(実験動物は改造できますが、人間は改造できません)。

また、さまざまな種類の人間のデータを組み合わせて分析するための数学的モデルが存在しなかったことも問題でした。

そこで、私たちの研究の出番です。

物理化学の手法である化学反応速度論を用いて、アルツハイマー病の脳の中で何が起こっているのかをミクロのレベルで解明することができました。

化学反応速度論では、分子レベルにズームインして観察しなくても、分子同士がどのように相互作用するのか、またどのくらいの速さで相互作用するのかを理解することができます。

例えば、漂白剤をかけたときにシミがどれだけ早く消えるかを見るだけで、漂白剤が色のついた分子をどのように破壊するかを知ることができます。

アルツハイマー病の場合はもっと複雑ですが、アルツハイマー病の脳内で凝集体がどのように形成されるかを調べるのに、同じ考え方を適用することができました。

私たちは10年以上にわたり、試験管から始めて、ますます複雑なシステムで化学反応速度論を使用してきました。

今回の研究では、これらの手法を、アルツハイマー病患者のPETスキャン、死亡した患者の脳の顕微鏡検査、その他の測定技術など、人間のデータに初めて適用することができました。

結果

この画像は、アルツハイマー病に罹患した脳におけるタウの凝集体(茶色)と脳細胞(青色)を示している。

この画像は、アルツハイマー病に罹患した脳におけるタウの凝集体(茶色)と脳細胞(青色)を示している。Dr Kieren Allinson/University of Cambridge, Author provided

アルツハイマー病の患者さんの脳内では、タンパク質の凝集体が指数関数的に増殖していることがわかりました。

つまり、1つの凝集体が一定時間後に2つの凝集体を生み出し、さらに同じ時間が経過すると4つの凝集体を生み出す、というようにです。

コロナのパンデミックで経験したように、指数関数的な成長は、最初はゆっくりとしたものに見えますが、その後、急激に増加するように見えます。

アルツハイマー病では、凝集体が最初に蓄積されている間、患者には何の症状もないか、あるいは軽度の症状しか見られず、その後急速に進行して症状が悪化するのはこのためです。

私たちの研究では、人間の脳は凝集体の増加を遅らせることに長けているという、心強い発見がありました。

凝集体の量が2倍になるには約5年かかりますが、これは実験動物や試験管での実験に比べて10倍以上の時間です。

この理由には、脳内で凝集のさまざまな段階を遅らせる分子の存在など、多くの要因が関係していると考えられます。

これらはすべて、現在進行中の研究の一部です。

科学者たちが非常に興味を持っているもう1つのプロセスは、脳のある領域から別の領域へと凝集体が広がっていくことです。

このプロセスが病気の進行にどれほど重要かを調べたところ、意外なことに、このプロセスは病気の進行速度にほとんど影響しないことがわかりました。

拡散は、最初の凝集体の場所にある程度影響を与えるかもしれませんが、進行速度をコントロールする主な要因は、個々の脳領域における凝集体の増殖であることがわかりました。

このことは、コロナに立ち返って考えることができます。

元の国にすでにかなりの数の感染者がいる場合、国と国との間の移動を止めても、感染を食い止めるのに特に効果的な方法ではありません。

それと同じように、脳の領域間での凝集体の拡散を止めても、いったん始まったアルツハイマー病を遅らせることはできないことがわかりました。

それよりも、脳の各部位で凝集体が増殖するのを抑える方が、より有望な戦略であると考えられます。

この方法を使えば、アルツハイマー病の進行を遅らせ、患者さんに数年以上の健康寿命を与えることができるようになるかもしれません。The Conversation

This article is republished from The Conversation under a Creative Commons license. Read the original article.
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