「MUSICマップ」で一部の脳細胞の老化が早いことが示される

カリフォルニア大学サンディエゴ校のエンジニアは、一部の脳細胞が他の細胞よりも早く老化し、アルツハイマー病の患者ではそれらの細胞が不釣り合いに多くなっていることを発見しました。さらに、研究者は性別によって特定の脳細胞の老化プロセスが異なることを観察しました。女性の大脳皮質では、男性の大脳皮質と比較して、「古い」ニューロンと比較して「古い」オリゴデンドロサイトの割合が高くなっています。

これらの発見は、MUSIC（単一細胞における核酸相互作用のマッピング）と呼ばれる新しい技術によって可能になりました。この技術により、研究者は個々の脳細胞の内部を観察し、DNAの密に折り畳まれた形態であるクロマチンとRNAの相互作用をマッピングできます。この技術により、単一細胞レベルでこれらの相互作用を視覚化し、遺伝子発現にどのように影響するかを研究できます。

「MUSICは、アルツハイマー病の複雑な側面をより深く掘り下げることができる強力なツールです」と、研究の主任著者でシュ・チエン生物工学教授のシェン・ジョン氏は述べています。カリフォルニア大学サンディエゴ校ジェイコブス工学部のジェナ・ライ氏。

「この技術は、アルツハイマー病の病理の根底にある新しい分子メカニズムを明らかにする可能性があり、より的を絞った治療介入と患者の転帰の改善への道を開く可能性があります。」

人間の脳には、複雑な方法で通信および相互作用する複雑な細胞ネットワークが含まれています。これらの各細胞では、クロマチンやRNAなどの遺伝的要素が動的に相互作用し、重要な細胞機能を決定します。脳細胞が成長して老化するにつれて、クロマチンとRNAの相互作用は変化します。そして、各細胞では、特に成熟細胞では、これらの複合体が大きく変化する可能性があります。しかし、これらの相互作用の微妙な部分を解明することは依然として課題でした。

MUSIC技術が救いの手を差し伸べ、個々の脳細胞の内部の仕組みを調べる機会を提供しました。 MUSIC を使って、Zhong 氏のチームは、59 歳以上の 14 人のドナーから採取した、特に人間の前頭皮質の死後脳サンプルを分析しました。ドナーの中にはアルツハイマー病を患っている人もいればそうでない人もいます。

彼らは、脳細胞の種類によって、クロマチンと RNA の相互作用のパターンが異なることを発見しました。興味深いことに、短いクロマチンの相互作用が少ない細胞は、老化やアルツハイマー病の兆候を示す傾向がありました。

「この革新的な技術を使って単一細胞を分析したところ、一部の脳細胞が他の細胞よりも老化していることが分かりました」と Zhong 氏は言います。同氏は、アルツハイマー病患者は健康な人に比べてこれらの古い脳細胞の数が多いと説明した。

研究者らは、この発見がアルツハイマー病の新しい治療法の開発に役立つ可能性があると考えている。

「これらの古い細胞で調節不全の遺伝子を特定し、局所的なクロマチン構造におけるその機能を理解できれば、新しい潜在的な治療ターゲットも特定できます」と、Zhong 研究室のバイオインフォマティクス博士候補生で、研究の筆頭著者である Xingzhao Wen 氏は述べた。

この研究では、脳細胞の老化における性差も発見された。女性の大脳皮質では、古いオリゴデンドロサイトと古いニューロンの比率が高いことが研究者らによって発見された。オリゴデンドロサイトは、ニューロンの周囲に保護層を形成する脳細胞の一種である。正常な脳機能を維持する上で重要な役割を担う古いオリゴデンドロサイトの増加は、認知機能の低下を悪化させる可能性がある。

「女性の大脳皮質に古いオリゴデンドロサイトが不均衡に存在することは、女性に見られる神経変性疾患や精神疾患のリスク増加に新たな光を当てる可能性がある」とウェン氏は述べた。

次に、研究者らは MUSIC をさらに最適化し、特定の脳細胞の老化を加速させる要因（調節遺伝子や遺伝子回路など）を特定するために使用する。

「次に、これらの遺伝子や回路の活動を抑制する戦略を開発し、脳の老化を遅らせることを期待します」とチョン氏は述べた。

この研究の結果は、Nature 誌に掲載された記事で詳細に説明されている。雑誌。