ソークの科学者がパーキンソン病のニューロン喪失の主要人物を特定する

ソークの科学者がパーキンソン病のニューロン喪失の主要人物を特定する

幹細胞の研究は、遺伝子変異がどのようにしてパーキンソン病の症状を引き起こすのかを解明するのに役立つ可能性がある

カリフォルニア州ラホヤ—ソーク生物学研究所の研究者らは、既知の遺伝子変異を持つパーキンソン病患者の皮膚細胞を再プログラムすることにより、神経幹細胞への損傷がこの病気の強力な役割を果たしていると特定した。 この調査結果は、17 年 2013 月 XNUMX 日にオンラインで報告されました。 自然、病気の診断と治療の新しい方法につながる可能性があります。

科学者らは、酵素LRRK2を生成する遺伝子に共通の変異があり、この変異が家族性および散発性の両方の感染症の原因であることを発見した。 パーキンソン病、神経幹細胞の核を取り囲む膜を変形させます。 核構造に損傷を与えると、これらの強力な細胞が破壊されるだけでなく、ドーパミンに反応するニューロンなどの機能的なニューロンを生成する能力も低下します。

ソークの研究者らは、パーキンソン病に関与する一般的な遺伝子変異が、神経幹細胞の核（青）を取り囲む膜（緑）を変形させていることを発見した。 この発見は、病気の診断と治療の新しい方法につながる可能性があります。

画像: ソーク生物学研究所の提供

研究者らは、検査結果をパーキンソン病患者の脳サンプルと照合したところ、同様の核膜障害があることを発見した。

「この発見は、ドーパミンを生成するニューロンの喪失とそれに伴う運動障害と伝統的に関連付けられてきたパーキンソン病が、どのようにして運動機能不全や、うつ病や不安などのその他の一般的な非運動症状を引き起こす可能性があるかを説明するのに役立ちます」と博士は言う。 フアン・カルロス・イズピスア・ベルモンテ、ソーク大学の教授 遺伝子発現研究室、研究チームを率いました。 「同様に、現在の臨床試験では、ドーパミン欠乏を補う神経幹細胞移植の可能性が検討されています。 私たちの研究は、患者固有の修正された細胞を使用することにより、同様の試験のためのプラットフォームを提供します。 これにより、これまで知られていなかったパーキンソン病の原因として核の変性が特定されました。」

研究者らは、これらの核異常がパーキンソン病の原因なのか、それともパーキンソン病の結果なのかはまだ分からないとしているが、今回の発見は新たな治療法の可能性についての手がかりを提供する可能性があるとしている。

たとえば、標的を絞った遺伝子編集技術を使用して、患者の核幹細胞の変異を修正することができました。 この遺伝子修正により、核膜の乱れが修復され、神経幹細胞の全体的な生存と機能が改善されました。

また、核への損傷を化学的に抑制することもでき、遺伝子修正で見られたのと同じ結果が得られました。 「これにより、この遺伝子変異を持つパーキンソン病患者の薬物治療への扉が開かれます」とベルモンテ氏は言う。

この新たな発見は、臨床医がこの形態のパーキンソン病をより適切に診断するのにも役立つかもしれない、と彼は付け加えた。 「患者サンプルでは顕著な外観が見られるため、核変形パラメーターはパーキンソン病の診断特徴のプールに追加される可能性があります」と彼は言います。

中国、スペイン、アメリカの科学者を含む研究チームは、 カリフォルニア大学サンディ​​エゴ校, スクリップス研究所らは、ヒト人工多能性幹細胞 (iPSC) を使用して発見を行いました。 これらの細胞は、成体細胞に由来することを除けば、胚性幹細胞などの天然幹細胞に似ています。 これらの細胞の生成は、その移植の可能性（置換が必要な組織に変形する可能性があるという考え）により生物医学界の期待を高めているが、並外れた研究の機会も提供する、とベルモンテ氏は言う。

「樹立された細胞株、初代培養、動物モデルなどの従来の研究方法では不可能な方法で、これらの細胞を使用して疾患をモデル化できます」と彼は言います。

左から：Guanghui Liu 研究助手、Juan Carols Izpisua Belmonte教授、鈴木圭一郎研究員。

画像: ソーク生物学研究所の提供

この研究では、研究者らは、LRRK2変異を持つパーキンソン病患者から採取した皮膚線維芽細胞を使用し、それをiPSC幹細胞に再プログラムし、神経幹細胞に発達させた。

次に、これらの神経幹細胞が老化したときに何が起こるかをモデル化するアプローチを使用することにより、古いパーキンソン病神経幹細胞はますます変形した核膜と核構造を示すことがわかりました。 「これは、LRRK2変異が時間の経過とともに神経幹細胞の核に影響を及ぼし、神経幹細胞の生存とニューロンを産生する能力の両方を妨げることを意味します」とベルモンテ教授は言う。

「ヒトの神経幹細胞が、異常なLRRK2によるパーキンソン病の際に影響を受けることが示されたのは、私たちの知る限り初めてです」と彼は言う。 「これらの再プログラミング技術が開発される前は、ヒトの神経幹細胞に関する研究は、脳から直接分離する必要があったため、とらえどころのないものでした。」

ベルモンテ博士は、LRRK2 変異によって生じる機能不全の神経幹細胞プールが、うつ病、不安、匂いを感知できないなど、この型のパーキンソン病に関連する他の健康問題の一因となっている可能性があると推測しています。

最後に、この研究は、これらの再プログラミング技術が病気や老化によって引き起こされる機能不全のモデル化に非常に役立つことを示している、とベルモンテ氏は言う。

この研究に参加した他の研究者は、Guang-Hui Liu、Jing Qu、鈴木圭一郎、Emmanuel Nivet、Mo Li、Nuria Montserrat、Fei Yi でした。 シウリン・シュー、セルヒオ・ルイス、ウェイチー・チャン、ビン・レン、ウルリッヒ・ワーグナー、オードリー・キム、イン・リー、エイプリル・ゲーブル、ジェシカ・キム、ルパ・デヴィ・ソリガラ、イリル・ドゥボバ、ジェームズ・トンプソン、ジョン・イェーツ三世、コンセプシオン・ロドリゲス・エステバン、イグナシオ・サンチョ＝マルティネス。

この研究は、 グレン医学研究財団, G. ハロルド & レイラ Y. マザーズ慈善財団, サノフィ, カリフォルニア再生医療研究所, エリソン医療財団 の三脚と レオナM.とハリーB.ヘルムズリー慈善信託、MINECO、Fundacion Cellex。

ソーク生物学研究所について：
ソーク生物学研究所は世界有数の基礎研究機関の XNUMX つであり、国際的に有名な教員がユニークで協力的かつ創造的な環境で生命科学の基礎的な疑問を研究しています。 ソークの科学者は、発見と次世代の研究者の指導の両方に重点を置き、神経科学、遺伝学、細胞生物学、植物生物学、および関連分野を研究することで、がん、老化、アルツハイマー病、糖尿病、感染症の理解に画期的な貢献をしています。

教員の功績は、ノーベル賞や全米科学アカデミーの会員など、数多くの栄誉によって認められています。 ポリオワクチンの先駆者であるジョナス・ソーク医学博士によって 1960 年に設立されたこの研究所は、独立した非営利団体であり、建築上のランドマークでもあります。