メタボローム研究により、新生児の自閉症を予測するバイオマーカーが発見される

Communications Biology誌に掲載された最近の研究では、新生児のメタボロミクスを利用して、自閉症スペクトラム障害（ASD）の発症を予測できる可能性のあるマーカーを特定しています。

ASDのバイオマーカー

ASD（自閉症スペクトラム障害）の子どもたちは、社会的な交流、言語、そして興味や行動パターンの限定的または反復的な側面に困難を抱えています。治療を受けても、小児期にASDと診断された子どもたちのうち、成人後に自立して生活できるのはわずか20%です。

これまでの研究で、年齢、性別、症状の重症度に応じて異なる、小児および成人におけるASDの代謝および生化学的マーカーが特定されています。これらのマーカーの多くは、脳の構造と機能、免疫系、自律神経系、そしてマイクロバイオームに関連しています。しかし、小児におけるASDの症例すべてを単一の遺伝的要因または環境的要因で説明できるものはありません。

細胞危険反応（CDR）モデル

細胞危険反応（CDR）モデルは、環境ストレスおよび遺伝的ストレス要因と発達障害および自閉スペクトラム症（ASD）を結びつける代謝経路を記述するものです。CDRは、ストレス要因への曝露から外向きに広がり、これらの傷害やストレスに対する代謝、炎症、自律神経系、内分泌系、神経系の反応における様々な変化を辿ります。

ASDは、胎児期または幼少期にストレス要因が発生した場合、CDRに続いて発症する可能性が高くなります。これらのストレス要因は、CDRを構成する4つの領域、すなわちミトコンドリア、酸化ストレス、自然免疫、そしてマイクロバイオームに影響を及ぼします。細胞外アデノシン三リン酸（eATP）は、すべてのCDR経路における基本的な調節因子です。

シグナル伝達分子としてのATP

ATPは地球上のすべての生物にとってエネルギー通貨です。ATPの約90%はミトコンドリア内で生成され、あらゆる代謝経路で利用されます。細胞外では、eATPはメッセンジャー分子として機能し、細胞上のプリン応答性受容体に結合して危険を警告し、一般的なCDR応答を引き起こします。

ASDにおける代謝におけるATP

実験研究およびヒト研究において、ATPに対するプリン代謝およびプリン作動性シグナル伝達の調節不全が特定され、マルチオミクス解析によって確認されています。eATPの役割は、肥満細胞とミクログリア、神経感作、神経可塑性など、自閉スペクトラム症（ASD）における神経発達の様々な側面の変化に重要な役割を果たしています。

研究結果

ASD前群と定型発達群（TD群）の乳児は、妊娠中および乳児期における環境要因への曝露において差が認められなかった。ASD前群の乳児の約50%に発達退行が認められたのに対し、TD群では2%であった。ASD診断時の平均年齢は3.3歳であった。

ASD出生コホートでは代謝物が平均を上回り、5歳時点でも出生コホートと比較して半分以上増加し続けました。これらの代謝物には、ストレス分子や、新たに形成されたmRNAを覆うプリン7-メチルグアニンが含まれていました。

研究結果は、ASDが、年齢、性別、疾患の重症度に応じて、通常の発達段階にある子どもとは異なる代謝プロファイルと関連していることを裏付けています。これらの変化は、ASDの神経生物学的異常に反映されています。

これらのデータを総合すると、プリンネットワークの反転が失敗すると、GABA作動性ネットワークの反転も失敗する可能性があることを示唆している可能性があります。抑制性結合の喪失は自然な減衰を減少させ、RASネットワークにおけるカルシウムシグナルの過剰な興奮性を可能にします。

今後の研究では、これらの知見を活用して、新生児や乳児を対象とした、自閉スペクトラム症（ASD）のリスクのある子どもを特定するための、より優れたスクリーニングツールの開発が期待されます。これにより、罹患児の早期発見と介入が促進され、最終的には治療成績の向上とASDの有病率の低下につながる可能性があります。