統合失調症の研究はペトリ皿に飛び込む
「明らかに、実験のために誰かの脳細胞を除去したくないので、ペトリ皿で患者の脳細胞を再作成することは、研究目的と薬物スクリーニングにとって次善の策です」と研究リーダーのGong Chen、Ph。 D.、ペンシルベニア州立大学の生物学教授。
「この研究の最もエキサイティングな部分は、直接的な疾患モデリングの可能性を提供し、ペトリ皿で、人間の脳で自然に成長するニューロンのように振る舞う成熟したヒトニューロンの作成を可能にすることです。」
Chen氏は、この方法により、患者自身の遺伝情報と細胞情報に基づいて個別の治療をカスタマイズできる可能性があると考えています。彼は、以前の研究で、科学者は患者の皮膚細胞を再プログラミングして、特殊化していないまたは未分化の多能性幹細胞（iPSC）になる方法を発見したと述べた。
「多能性幹細胞は一種の白紙の状態です」とチェンは言いました。 「開発中、そのような幹細胞は、筋細胞、脳細胞、血液細胞など、多くの多様な特殊な細胞型に分化します。したがって、皮膚細胞からiPSCを生成した後、研究者はそれらを培養して脳細胞またはニューロンになり、ペトリ皿で安全に研究できます。」
現在、新しい研究では、研究者たちはiPSCを成熟したヒトニューロンにはるかに効果的に分化させ、脳内のニューロンのように振る舞う細胞を生成する方法を発見しました。チェン氏は、自然環境では、神経細胞は常に星状細胞と呼ばれる星型の細胞のすぐ近くにあると説明しました。
「ニューロンは脳内の星状細胞に隣接しているため、この直接的な物理的接触がニューロンの成長と健康に不可欠な部分である可能性があると予測しました」とChen氏は述べています。
この仮説を検証するために、チームは、ニューロンになる可能性のある幹細胞であるiPSC由来の神経幹細胞を培養することから始めました。これらの細胞は、2つの細胞タイプが互いに物理的に接触するように、アストロサイトの1細胞厚の層の上で培養されました。
「アストロサイト上で培養されたこれらの神経幹細胞は、成熟したニューロンにはるかに効果的に分化することがわかりました」と陳氏は、ペトリ皿で単独で培養された他の神経幹細胞とは対照的に述べた。 「まるでアストロサイトが幹細胞を応援し、何をすべきかを伝え、ニューロンになる運命を果たすのを助けるかのようでした。」
次に、研究者らは、電気生理学の記録手法を使用して、星状細胞で成長した細胞に、より多くのシナプスイベント（1つの神経細胞から他の神経細胞に送信される信号）があることを示しました。その後、わずか1週間後、新しく分化したニューロンが活動電位（脳内のすべてのニューロンで発生する急速な電気刺激信号）を発火し始めました。
最後に、研究者らは、ヒト神経幹細胞をマウスニューロンとの混合物に追加しました。 「わずか1週間後、マウスのニューロンとヒトのニューロンの間に多くの「クロストーク」があったことがわかりました」とChen氏は述べています。
彼は、「クロストーク」は、1つのニューロンがその隣人に接触し、神経伝達物質を放出してその隣人の活動を調節するときに発生すると説明しました。
「以前の研究者は、アルツハイマー病、統合失調症、自閉症などの病気に苦しんでいる亡くなった患者からのみ脳細胞を得ることができました」とChen氏は述べました。 「今では、研究者は生きている患者から皮膚細胞を取り出し、安全で低侵襲の手順で、患者の脳細胞の活動を模倣する脳細胞に変換することができます。」
この方法を使用すると、臨床医は特定の薬物が特定の患者自身の脳細胞にどのように影響するかを知ることができます。薬物を試さなくても、深刻な副作用のリスクを排除できます。
「患者は、直接実験する必要なしに、彼または彼女自身の治療の設計のために彼または彼女自身のモルモットであり得る」と彼は言った。
出典：幹細胞研究
