なぜ人間の脳は加齢性疾患になりやすいのですか？

カリフォルニアのソークインスティチュートの新しい研究によると、古いニューロンのエネルギー生成障害は、なぜ人間の脳が加齢性疾患に対して非常に脆弱であるかを説明するのに役立つ可能性があります。

科学者たちは、高齢者の細胞が機能不全のミトコンドリア（細胞の発電所）を持ち、エネルギー生産が低下していることを発見するために新しい戦略を使用しました。

ミトコンドリアは、私たちの食物を私たちの細胞が使用できる化学エネルギーに変換する責任があります。ミトコンドリア遺伝子の欠陥は病気につながる可能性がありますが、ミトコンドリアは加齢とともに効率が低下し、アルツハイマー病やパーキンソン病などの加齢に伴う障害を引き起こす可能性があることも研究者は知っています。

老化がミトコンドリアに及ぼす影響を研究することは、ミトコンドリア機能障害と加齢に関連する脳疾患との間の既知の関連をよりよく理解するのに役立ちます。

新しい調査結果はジャーナルに掲載されています セルレポート.

「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、Salk’s Laboratory of Geneticsの教授であるRusty Gage博士は述べています。 「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。」

以前、ゲージの研究チームは、皮膚細胞をニューロン（誘導ニューロンまたはiNと呼ばれる）に直接変換する方法を開発していました。患者の細胞からニューロンを作成するほとんどの手法は、加齢の細胞マーカーをリセットする中間の幹細胞ステップ（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、これらのiNは、遺伝子活動や細胞核の変化などの老化の兆候を保持していたと、チームは2015年に報告しました。

現在の研究では、科学者たちは、細胞内のミトコンドリアもiN変換プロセス中の老化の特徴を保持しているかどうかを調査したいと考えていました。そこで、0歳から89歳までのヒトの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ました。

各人から分離した皮膚細胞のミトコンドリアは、加齢に伴う変化がほとんどありませんでした。ただし、細胞が直接ニューロンに変換されたとき、古いドナーからのミトコンドリアは大幅に異なっていた。たとえば、エネルギー生成に関連するミトコンドリア遺伝子はオフになり、ミトコンドリアは密度が低く、断片化が進んでおり、生成されるエネルギーが少なくなっています。

「機能的、遺伝的、形態学的な、私たちが調べたほとんどすべての領域に欠陥がありました」と、ソークのスタッフ科学者であり、新しい論文の共同通信著者であるジェロームメルテンス博士は述べています。

科学者たちは、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加齢による影響を受けやすい理由は、ニューロンがエネルギーをミトコンドリアに大きく依存しているためだと仮定しました。

「毎日、ガレージにエンジンの悪い古い車が停車している場合、それは問題ではありません」とメルテンス氏は語った。 「しかし、その車で通勤している場合、エンジンは大きな問題になります。」

調査結果は、加齢が全身の臓器に異なる影響を与える方法を示しています。

次に、チームはアルツハイマー病やパーキンソン病などの加齢性疾患を研究するために彼らの技術を適用することを計画しています。以前の研究では、ミトコンドリアの欠陥がこれらの疾患に関係しているとされています。これらの疾患のある患者から皮膚細胞を収集してiNを作成することにより、チームは、これらの患者のニューロンのミトコンドリアが、罹患していない高齢者のニューロンの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ます。

「加齢を研究するための体外のヒト神経モデルは他にありません」と、研究員であり論文の筆頭著者であるキム・ヨンソン博士は述べた。 「したがって、私たちの論文の重要なポイントは、神経学的な老化と加齢に関連する疾患を研究できるツールを開発したことです。」

ソース：ソーク研究所