投稿者: 要約： 数十年にわたり、「神経炎症性老化」、つまり脳の霧や記憶力の低下を引き起こす緩慢な炎症は、加齢に伴う避けられない現象と考えられてきた。しかし、画期的な研究により、その老化の時計を巻き戻せる可能性が示唆されている。
研究者らは、微細な「送達小包」を用いて脳に直接薬剤を届ける、非侵襲性の点鼻スプレーを開発した。わずか2回の投与で、この治療法は慢性炎症を劇的に軽減し、細胞の「発電所」（ミトコンドリア）を活性化させ、加齢モデルにおける記憶力と認知能力を回復させた。
主な事実
- 迅速かつ持続的な効果：わずか2回の投与後、数週間以内に顕著な認知機能の改善が見られ、驚くべきことに数ヶ月間持続しました。
- 普遍的な有効性：性別によって結果が異なることを示す多くの医学研究とは異なり、この治療法は男性と女性の両方において同等の効果があることが証明されました。
- 行動面での回復：治療を受けたモデルは、見慣れた物体を認識し、環境の変化に適応する能力が回復したことを示した。これは、健全に機能する記憶中枢の重要な指標である。
- 将来的な応用：研究者たちは、加齢以外にも、このアプローチは脳卒中生存者が失われた機能を回復させたり、アルツハイマー病の進行を遅らせたりするのに応用できると考えている。
- 特許出願中：テキサスA&M大学はすでにこの治療法に関する米国特許を出願しており、実臨床への応用に向けて大きな一歩を踏み出したことを示している。
出典：テキサスA&M大学
想像してみてください。あなたの脳は高性能エンジンです。何十年も使い続けると、単に摩耗するだけでなく、熱もこもり始めます。
脳の記憶中枢の奥深くで、小さな炎症の「火」がくすぶり続け、持続的な脳の霧のような状態を作り出します。これにより、思考力や新しい記憶の形成、さらには新しい環境への適応が困難になり、同時にアルツハイマー病などの疾患のリスクも高まります。
科学者たちはこの緩やかな進行を「神経炎症性老化」と呼んでいる。、そして何十年もの間、それは加齢に伴う避けられない代償だと考えられていた。
今まで。
テキサスA&M大学の研究者による画期的な研究、Naresh K. Vashシュト医科大学は、脳の老化やブレインフォグの原因となる炎症反応は、実は可逆的である可能性を示唆している。しかも、その解決策は脳外科手術ではなく、簡単な点鼻スプレーだという。
大学の著名な教授であり、再生医療研究所の副所長でもあるアショク・シェティ博士が率いる研究チームは、上級研究員のマドゥ・リーラヴァティ・ナラヤナ博士とマヒーダー・コダリ博士とともに、わずか2回の投与で脳の炎症を劇的に軽減し、脳の細胞発電所を回復させ、記憶力を大幅に改善する点鼻スプレーを開発した。
最も驚くべき点は？ それはすべて数週間以内に起こり、数ヶ月間続いたということだ。
学術誌「 Journal of Extracellular Vesicles」に掲載されたこの研究結果は 、神経変性疾患治療の未来を大きく変える可能性があり、科学者たちが脳の老化そのものについて考える方法さえも変えるかもしれない。
「認知症のような脳の老化に関連する疾患は、世界的に大きな健康問題となっています」とシェティ氏は述べた。「私たちが示しているのは、脳の老化は逆転させることが可能であり、人々が精神的に明晰で、社会的に活発であり続け、加齢に伴う衰えから解放されるのに役立つということです。」
脳の霧を晴らし、集中力を高める、認知療法の未来
この研究がもたらす影響は、まさに革命的と言えるだろう。
「この治療法を開発し、普及させていくにつれて、簡単な2回投与の点鼻スプレーが、侵襲的でリスクの高い処置や、場合によっては数ヶ月にわたる投薬に取って代わる日が来るかもしれない」とシェティ氏は述べた。
社会への影響も同様に深刻になる可能性がある。米国だけでも、認知症の新規症例数は今後40年間で倍増し、2020年の約51万4000人から2060年には約100万人に達すると予測されている。
「この傾向は、認知症のような神経変性疾患のリスクと重症度の両方を最小限に抑えることができる政策と革新的な介入策が喫緊に必要であることを示している」とシェティ氏は述べた。
この研究はまた、幅広い応用可能性を示唆しており、男女両方に同様に効果を発揮することが明らかになった。これは生物医学研究においては稀な結果である。
「これは普遍的な現象です」とシェティ氏は述べた。「治療結果は男女ともに一貫しており、類似していました。」
将来的には、この手法は脳卒中生存者が失われた脳機能を回復させるのに役立ったり、人間の認知機能の老化を遅らせたり、あるいは逆転させたりすることさえできるかもしれない。
「私たちの取り組みは、老いることの意味を再定義するものです」とシェティ氏は述べた。「私たちが目指すのは、脳の健全な老化、つまり人々が常に活動的で、注意力があり、つながりを保てるようにすることです。単に長生きするだけでなく、より賢く、より健康的に生きることを目指しています」とシェティ氏は語った。
脳を内側から再構築する
この画期的な開発の中核をなすのは、細胞外小胞（EV）と呼ばれる数百万個の微小な生物学的小胞です。これらは、マイクロRNAと呼ばれる強力な遺伝子情報を運ぶ輸送手段のような役割を果たします。
「マイクロRNAはマスターレギュレーターのような働きをします」とナラヤナ氏は述べた。「脳内の多くの遺伝子やシグナル伝達経路の調節や制御を助けているのです。」
しかし、配送ルートは貨物そのものと同じくらい重要です。
点鼻スプレーに詰め込まれた微小なEVは、脳の保護膜を迂回して脳組織に直接到達し、そこで吸収される。
「投与方法は、私たちの手法における最も魅力的な点の1つです」とコダリ氏は述べた。「経鼻投与により、侵襲的な処置をすることなく、脳に直接到達して治療することが可能になります。」
マイクロRNAは脳内の常在免疫細胞に取り込まれると、NLRP3インフラマソームやcGAS-STINGシグナル伝達経路など、加齢に伴う脳の慢性炎症を引き起こすことが知られているシステムを抑制する。
細胞レベルでは、この治療法は神経細胞のミトコンドリア、つまり脳細胞内に存在する発電所を活性化させた。
この治療法は、これらの細胞内の発電所を活性化させることで、脳の霧を晴らすだけでなく、脳が情報を処理・記憶する能力を物理的に向上させた。
「酸化ストレスを軽減し、脳のミトコンドリアを再活性化することで、ニューロンに再び活力を与えているのです」とナラヤナ氏は述べた。
行動試験によって生物学的な効果が確認された。点鼻スプレーを投与されたモデルは、見慣れた物体を認識する能力だけでなく、新しい物体や環境の変化を検出する能力も著しく向上し、対照群とは対照的な結果を示した。
「脳自身の修復システムが活性化し、炎症を治癒し、自己修復しているのが見て取れます」とシェティ氏は述べた。
さらなる研究が必要ではあるものの、シェティ氏とそのチームは既にこの治療法に関する米国特許を出願しており、これは脳老化治療における画期的な進歩となる可能性を秘めた重要な一歩となる。
画期的な成果の裏側
シェティ氏が主導したような画期的な研究成果は、テキサスA&M大学が研究の拠点としていかに優れているかを際立たせており、同大学では国内外の研究優先事項が次世代の革新的なソリューションの形成に貢献している。
「私たちは生物学的メカニズムを理解しようとしているだけでなく、その研究結果を応用し、実際に効果のある治療法へと発展させようとしているのです」とシェティ氏は述べた。
国立老化研究所（NIA）の支援を受け、テキサスA&M大学の研究チームは、協力的な知識、専門知識、リソースを結集し、シンプルな鼻腔スプレーを、科学者の脳老化に対する考え方を根本的に変える可能性を秘めた治療法へと発展させた。
「NIAとのパートナーシップは非常に重要です」とシェティ氏は述べた。「このような活動には、問題に取り組み、人々の生活を変える可能性のある解決策を開発するためのリソースと適切な人材が必要です。」
最終的に、脳の機能は加齢とともに衰えるかもしれないが、科学者たちは今、その機能を再び活性化させる方法を研究しており、認知機能の健康に関する新たな時代を切り開き、脳の老化の時計は一時停止するだけでなく、巻き戻すこともできることを示している。
主な質問への回答：
Q：ほとんどの薬は脳まで届かないのに、なぜ点鼻スプレーは脳まで届くのですか？
A：ほとんどの薬は「血液脳関門」によって遮断されます。このスプレーは細胞外小胞、つまり脳が認識する小さな天然の泡を利用しています。鼻から投与されるため、嗅神経を通って脳の記憶中枢に直接到達し、血液脳関門を完全に迂回します。
Q：この「脳の老化を逆転させる」というのは、単に脳の老化が進行するのを止めるという意味ですか？
A：いいえ、実際にはパフォーマンスが向上しました。行動テストでは、スプレーを塗布した高齢のモデルが、若いモデルと同じように鋭敏に周囲の環境を認識し、反応するようになったのです。これは脳に常在する免疫細胞の「リセット」であり、炎症の「火」を消し、ニューロンが再び正常に機能できるようにするのです。
Q：これはいつ人間にも利用できるようになりますか？
A：この技術は画期的なものですが、現在は研究・特許取得段階にあります。しかし、非侵襲的で男女ともに効果があるため、臨床試験への道筋は非常に期待されています。研究者たちの目標は「健やかな老後」――つまり、人々が生涯を通じて精神的に明晰で、人とのつながりを保ち続けること――です。
編集者注：
- この記事は、ニューロサイエンス・ニュースの編集者によって編集されました。
- 掲載論文を全文査読した。
- スタッフが補足情報を追加しました。
この脳老化研究ニュースについて
著者： ザイド・エラヤン
出典： テキサスA&M大学
連絡先： ザイド・エラヤン（テキサスA&M大学）
画像： 画像はNeuroscience Newsより提供
独自研究: オープンアクセス。
「鼻腔内ヒト NSC 由来 EV 療法は、老化海馬における炎症性ミクログリア トランスクリプトーム、NLRP3 および cGAS-STING シグナル伝達を抑制できる」 Leelavathi N. Madhu、Maheedhar Kodali、Suma Rao、Sahithi Attaluri、Raghavendra Upadhya、Goutham Shankar、Bing Shuai、Yogish 著ソマヤジ、シュルティ V. ガネーシュ、ヴィグネーシュ S. クマール、ジェスウィン E. ジェームズ、パドマシュリ A. シェティ、エイブリー ルメール、シャオラン ラオ、ジェームズ J カイ、アショク K. シェティ。 細胞外小胞ジャーナル
DOI:10.1002/jev2.70232
抽象的な
経鼻投与によるヒト神経幹細胞由来EV療法は、加齢した海馬における炎症性ミクログリア転写産物、NLRP3およびcGAS-STINGシグナル伝達を抑制できる
海馬における中等度で慢性的な無菌性炎症である神経炎症性老化は、加齢に伴う認知機能低下の一因となる。
神経炎症性老化は、ヌクレオチド結合ドメイン、ロイシンリッチリピートファミリー、ピリン含有ドメイン3（NLRP3）インフラマソームの活性化と、I型インターフェロン（IFN-1）シグナル伝達を誘発する環状GMP-AMPシンターゼ（cGAS）-インターフェロン遺伝子刺激因子（STING）経路の活性化から構成されます。研究により、ヒト誘導多能性幹細胞由来神経幹細胞（hiPSC-NSC-EV）の細胞外小胞には、神経炎症を軽減できる治療用miRNAが含まれていることが示されています。
そこで本研究では、中年後期（18ヶ月齢）の雄雌C57BL6/JマウスにhiPSC-NSC-EVを2回鼻腔内投与した場合の、20.5ヶ月齢時の海馬における神経炎症性老化への影響を調べた。
ビヒクル投与を受けた動物と比較して、hiPSC-NSC-EVsを投与された動物の海馬では、アストロサイトの肥大、ミクログリアの集積、酸化ストレスが減少し、抗酸化タンパク質およびミトコンドリア呼吸鎖の完全性を維持する遺伝子の発現が増加した。
さらに、hiPSC-NSC-EVs療法は、NLRP3インフラマソーム、p38/マイトジェン活性化プロテインキナーゼ、cGAS-STING-IFN-1、ヤヌスキナーゼ、およびシグナル伝達兼転写活性化因子シグナル伝達経路の活性化に関与する様々なタンパク質のレベルを低下させた。
さらに、遺伝子操作されたRAW細胞とhiPSC-NSC-EVを用いたin vitroアッセイでは、特定のmiRNAを標的とした除去の有無にかかわらず、hiPSC-NSC-EVに存在するmiRNA-30e-3pとmiRNA-181a-5pがそれぞれNLRP3インフラマソームとSTING経路の活性化を著しく阻害できることが実証された。
さらに、治療後7日目に実施したシングルセルRNAシーケンス解析により、hiPSC-NSC-EVsがミクログリアにおいて広範な転写変化を誘導することが明らかになった。これには、酸化リン酸化を促進する多数の遺伝子の発現増加や、複数の炎症誘発性シグナル伝達経路を駆動する多数の遺伝子の発現減少が含まれる。
hiPSC-NSC-EVによってもたらされたこれらの変化は、認知機能および記憶機能の改善とも関連していた。
したがって、中年後期における鼻腔内投与によるhiPSC-NSC-EVs療法は、海馬における神経炎症性老化を促進する炎症誘発性ミクログリアの転写産物およびシグナル伝達カスケードを効果的に減少させ、高齢期の脳機能の改善に貢献することができる。
Reference :