脳が加齢に伴う病気にかかりやすい理由は、エネルギー産生の障害によって説明される可能性がある

脳が加齢に伴う病気にかかりやすい理由は、エネルギー産生の障害によって説明される可能性がある

ソーク研究者らは、皮膚細胞から直接生成されたニューロンを研究することにより、老化したミトコンドリアが脳細胞に与える影響を示しました。

ラホヤ発-私たちの脳が加齢に伴う病気になりやすい理由は、古いニューロンにおけるエネルギー生成の欠陥によって説明されるかもしれない。 ソークの研究者らは、新しい方法を使用して、高齢者の細胞がミトコンドリア（細胞の発電所）を損傷し、エネルギー生産が低下していることを発見しました。 加齢がミトコンドリアに及ぼす影響をより深く理解することで、ミトコンドリアの機能不全とアルツハイマー病やパーキンソン病などの加齢に伴う脳疾患との関連性がさらに明らかになる可能性があります。 作品に登場したのは、 セルレポート 月29、2018に。

「他のほとんどの方法は、老化をシミュレートするために細胞に化学的ストレスを使用します」と上級著者は言います ラスティ・ゲージ、ソーク遺伝学研究室の教授であり、加齢に伴う神経変性疾患研究のヴィ・アンド・ジョン・アドラー教授でもある。 「私たちのシステムには、人体内で自然に老化するミトコンドリアに何が起こるかを示すという利点があります。」

細胞内に見られる小さな構造体であるミトコンドリアは、食物を細胞が使用できる化学エネルギーに変換する役割を担っています。 ミトコンドリア遺伝子の欠陥は病気を引き起こす可能性がありますが、研究者らは、ミトコンドリアの効率が加齢とともに低下し、加齢に関連した障害を引き起こす可能性があることも知っています。

以前はゲージラボ 皮膚細胞を直接ニューロンに変換する方法を開発 (誘導ニューロン、または iN と呼ばれます)。 患者の細胞からニューロンを作成するほとんどの方法は、老化の細胞マーカーをリセットする中間幹細胞ステップ（いわゆる人工多能性幹細胞の作成）に依存しています。 しかし、ゲージ研究所のiNには、遺伝子活性や細胞核の変化など、老化の兆候が残っていたと研究チームは2015年に報告した。

新しい研究で研究者らは、細胞内のミトコンドリアもiN変換プロセス中に老化の特徴を保持しているかどうかを尋ねた。 研究チームは、0歳から89歳までの幅広い年齢層のヒトから採取した皮膚細胞を使用して、各ドナーからiNを作成し、さまざまな方法を使用して各細胞セットのミトコンドリアを研究した。

各人から分離された皮膚細胞のミトコンドリアには、加齢に伴う変化はほとんど見られませんでした。 しかし、細胞が直接ニューロンに変換されると、高齢のドナーからのミトコンドリアは大きく異なっていました。 エネルギー生成に関連するミトコンドリア遺伝子がオフになり、ミトコンドリアの密度が低下し、断片化が進み、生成されるエネルギーが減少しました。

「機能的、遺伝的、形態的など、私たちが調べたほぼすべての領域に欠陥がありました」と、ソーク大学のスタッフ科学者であり、新しい論文の共同執筆者であるジェローム・メルテンスは言う。

研究者らは、iNのミトコンドリアが皮膚細胞のミトコンドリアよりも老化の影響を大きく受ける理由は、ニューロンがエネルギー需要をミトコンドリアに大きく依存しているためではないかと仮説を立てた。 「エンジンの調子が悪い古い車が毎日ガレージに置いてあるとしても、それは問題ではありません」とメルテンス氏は言います。 「しかし、その車で通勤している場合、エンジンが大きな問題になります。」

この発見は、加齢が体全体の臓器にどのように異なる影響を与えるかを示しています。

研究者らは次に、アルツハイマー病やパーキンソン病などの加齢関連疾患の研究にその手法を応用し始めたいと考えている。 過去には、ミトコンドリアの欠陥がこれらの疾患に関与していると考えられていました。 患者から皮膚細胞を収集してiNを作成することで、研究チームは、これらの疾患を患う患者の神経ミトコンドリアが、罹患していない高齢者の神経ミトコンドリアとどのように異なるかを調べることができる。

「他には無いよ ビトロ 老化を研究するための人間の神経モデルです」と研究員であり論文の筆頭著者であるヨンソン・キム氏は言う。 「つまり、私たちの論文から得られた大きなポイントは、神経の老化と加齢に関連した疾患を研究できるツールを開発したということです。」

この研究に参加した他の研究者は、Xinde Zheng、Zoya Ansari、Mark Bunnell、Joseph Herdy、Larissa Traxler、Hyungjun Lee、Apua Paquola、Chrysanthi Blithikioti、Manching Ku、Andres Paucar、Baptiste Yeter、Son Pham、Leah Boyer、Benjamin Campbell、Tony Hunterです。ソーク研究所の。 フリードリヒ・アレクサンダー大学エアランゲン・ニュルンベルク校のヨハネス・シュラチェツキ氏とユルゲン・ヴィンクラー氏。 レオポルト・フランツェンス大学インスブルック校のフランク・エデンホーファー氏。 カリフォルニア大学サンディエゴ校のクリストファー・グラス氏。

この研究と関与した研究者は、ポール G. アレン家族財団、国立老化研究所、オーストリア科学基金、シャイリー・マルコス アルツハイマー病研究センター、JPB 財団、グレン財団老化研究センターからの助成金によって支援されました。 、米国老化研究連盟、レオナ M. およびハリー B. ヘルムズリー慈善信託、アネット・マール・スミスおよびマザーズ財団、カリフォルニア再生医学研究所、G. ハロルドおよびレイラ Y. マザーズ慈善財団、NARSAD Brain & Behaviour Research Foundation および National Cancer Institute からの若手研究者助成金。