科学者たちは脳全体を模倣したユニークなオルガノイドを培養した

ジョンズ・ホプキンス大学の研究者たちは、神経組織と原始的な血管を含むユニークなヒト脳オルガノイドを培養しました。この開発は、自閉症などの神経精神疾患の研究における画期的な進歩となる可能性があります。

「私たちは次世代オルガノイドを作製しました」と、ジョンズ・ホプキンス大学生物医学工学部の助教授で、脳の発達と神経精神疾患を研究する筆頭著者のアニー・カトゥリア氏は述べています。「通常、研究では脳の一部、つまり皮質、後脳、または中脳のみを表すオルガノイドが作製されます。私たちは、多領域脳オルガノイド（MRBO）と呼ぶ、初歩的な全脳オルガノイドを作製することができました。」

学術誌「Advanced Science」に掲載されたこの研究は、相互作用する主要な脳領域の組織をすべて含むオルガノイドを科学者が初めて作製した例の一つです。これは、統合失調症や自閉症など、脳全体に影響を及ぼす疾患の研究において特に重要です。これまで、このような研究は主に動物モデルを用いて行われてきました。

MRBOを培養するために、カトゥリアの研究チームはまず、脳の様々な部位から神経細胞と原始的な血管を別々の培養皿で培養した。次に、特殊な「接着剤」タンパク質を用いてこれらの部位を接合し、組織が互いに成長して情報伝達できるようにした。オルガノイドが成長するにつれて、神経ネットワークの活動を示す電気信号が現れ始めた。

作製されたオルガノイドには、発生40日目のヒト胎児の脳に類似した多様な神経細胞が含まれていました。この実験室で作製されたミニ脳構造は、ヒトの脳発達の初期段階に特徴的な細胞種の約80%を再現することに成功しました。

MRBO は実際の脳（成人の数百億個に対して約 600 万～ 700 万個のニューロン）よりもかなり小さいですが、脳全体の発達を研究するための独自のプラットフォームを提供します。

このオルガノイドは、脳への物質の通過を制御する細胞層である血液脳関門の初期形態も示した。

「神経発達障害や精神疾患を理解するには、ヒト細胞を研究する必要があります。しかし、自閉症の研究のために誰かに脳を『貸してください』と頼むだけでは不十分です」とカトゥリアは説明する。「全脳オルガノイドを使えば、病気の進行をリアルタイムで観察し、治療法を検証し、さらには個々の患者に合わせた治療法を開発することさえ可能になります。」

科学者たちは、このようなオルガノイドを新薬の試験に用いることで、臨床試験の効率性を向上させることができると指摘しています。現在、薬剤の85%から90%がヒトを対象とした第I相臨床試験で不合格となっており、神経精神科薬剤の場合はその不合格率はさらに高く、最大96%に達します。これは、動物モデルは主に開発の初期段階で使用されるのに対し、MRBOはヒトの脳の発達をより正確に再現し、より正確なモデルとして利用できるためです。

「統合失調症、自閉症、アルツハイマー病は、特定の領域だけでなく、脳全体に影響を及ぼします」とカトゥリア氏は言います。「発達の初期段階で何が問題なのかを理解できれば、治療法や薬剤開発の新たな標的を見つけることができます。これらのオルガノイドで薬剤を直接試験し、臨床試験に進む前にその有効性を評価することができます。」