失われた神経を「守る」だけでなく「生み出す」という新しい発想
アルツハイマー病では、病気の進行とともに神経細胞や神経細胞同士のつながりが失われていきます。現在の研究では病気の進行を遅らせる方法が重要なテーマとなっていますが、一度失われた神経細胞を補い、神経回路そのものを再構築することは大きな課題として残されています。
こうしたなか、米国サウスカロライナ大学を中心とする研究チームが、脳に多く存在する「アストロサイト」に着目しました。アストロサイトは星のような形をした細胞で、神経細胞を支えたり、脳内の環境を整えたりする役割を担っています。
研究チームは2026年8月26日、アストロサイトの性質を変化させ、神経再生につなげることを目指した研究成果を『Cell Biomaterials』に発表しました。利用したのが、「Nano-ERASER」と呼ばれるナノサイズのゲルを使った技術です。
研究では、ヒトの培養細胞だけでなく、ヒトiPS細胞から作った脳オルガノイドも使用されました。脳オルガノイドとは、脳の一部の特徴を再現した小さな立体組織です。さらにアルツハイマー病の特徴を再現する5XFADマウスでも実験が行われています。
この研究が示したのは、「失われた神経を外から移植する」という方法だけではありません。もともと脳に存在する細胞の性質を変え、神経再生に利用できないかという別の方向からのアプローチです。
細胞の運命を左右するPTBP1を、遺伝子ではなくタンパク質から減らす
研究の中心となったのが「PTBP1」というタンパク質です。PTBP1はRNAの働きを調節するタンパク質の一つで、アストロサイトがその性質を保つ仕組みに関わっています。
以前から、アストロサイトのPTBP1を減らすとニューロンへ変化する可能性が報告されてきました。しかしその後、別の研究グループによる細胞系譜の追跡実験では同じ現象を確認できず、「本当にアストロサイトがニューロンになったのか」をめぐって議論が続いていました。
今回の研究チームが試したのは、遺伝子そのものを書き換える方法ではありません。PTBP1に結合する抗体を「TN-PTBP1」と呼ばれるナノゲルに入れ、血液脳関門を越えてアストロサイトの内部へ届ける仕組みを作りました。
血液脳関門とは、血液中の物質が簡単に脳へ入り込まないようにする防御機構です。脳を守るためには欠かせませんが、脳疾患の治療薬を届ける際には大きな壁となります。
TN-PTBP1が細胞内へ入ると、抗体がPTBP1と結合し、細胞がもともと備えているタンパク質分解システムを利用してPTBP1を減らします。培養したヒトアストロサイトでは、処置から2週間後のPTBP1量が対照群の40％未満まで低下しました。
ヒトiPS細胞から作った「小さな脳」でも神経細胞の特徴が現れた
研究チームは次に、ヒトiPS細胞（人工多能性幹細胞）から作製した脳オルガノイドでTN-PTBP1を調べました。iPS細胞は、さまざまな種類の細胞へ変化する能力を持たせた細胞です。
研究では、アルツハイマー病でみられる環境の一部を再現するため、人の血清によってダメージを与えた脳オルガノイドも作製しました。このモデルではPTBP1が増加し、神経細胞に特徴的なタンパク質が減少していました。
そこへTN-PTBP1を加えると、PTBP1の量が低下するとともに、NeuNやMAP2と呼ばれる神経細胞の指標が増えました。また、培養したヒトアストロサイトでは形も徐々に変化し、神経細胞に似た突起が形成されています。
さらに電極を使って細胞の活動を測定すると、TN-PTBP1処置後の細胞では神経細胞にみられる電気活動も確認されました。単に形が似ただけではなく、機能面でもニューロンに近い性質を示したことになります。
ここで重要なのは、ヒトを対象とした治療試験ではないという点です。脳オルガノイドは人の細胞から作られていても、人間の脳そのものではありません。今回の結果は、人への効果を示したものではなく、神経再生の仕組みを確かめる基礎研究として捉える必要があります。
2回投与したマウスでは学習や記憶に関する指標が変化
研究チームはさらに、アルツハイマー病の特徴を再現する5XFADマウスを使って、TN-PTBP1が生きた脳内でも働くかを調べました。
実験には神経細胞の減少が進んだ8カ月齢のマウスを使用しています。各群は6匹で、雄3匹と雌3匹です。TN-PTBP1などをPTBP1抗体換算で1kgあたり4mg、実験開始日と8日目の計2回、静脈から投与しました。
その後に行ったのが、巣作りや「Morris水迷路」と呼ばれる行動試験です。Morris水迷路では、水の中に隠された足場の位置をマウスがどれだけ学習・記憶できるかを調べます。
TN-PTBP1を投与したマウスでは、隠された足場へ到達するまでの時間や移動距離などが改善し、一部の指標は正常なマウスに近づきました。脳組織を調べると、未成熟な神経細胞や成熟した神経細胞に関連する指標も増加しています。
一方、ここから「2回の注射でアルツハイマー病を改善できる」と考えることはできません。5XFADマウスはアルツハイマー病の一部の特徴を再現した動物モデルであり、人間の病気そのものではないためです。
「アストロサイトがニューロンになった」と断定するには、まだ証拠が足りない
今回の研究で特に注意したいのが、ニューロンの「出身」をめぐる問題です。論文では、マウスの脳内で未成熟な神経細胞を示すDCXや、成熟した神経細胞を示すNeuNなどの指標が増えています。
しかし研究チーム自身がDiscussionで、これだけでは「アストロサイトから直接ニューロンへ変化した」と断定できないと説明しています。脳にもともと存在する神経前駆細胞などが刺激され、新しいニューロンが作られた可能性を完全には除外できないためです。
これは今回の研究を評価するときに非常に重要なポイントです。PTBP1を減らしてアストロサイトをニューロンへ変える研究は以前から報告されてきましたが、別の研究では細胞の系譜を詳しく追跡すると変換を確認できないケースもありました。
今回のNano-ERASERは、従来とは異なる方法でPTBP1を強く、選択的に減らした点に新しさがあります。一方で、マウス脳内で新たに見つかった神経細胞の由来については、今後、特定の細胞に目印を付けて長期間追跡する「遺伝的系譜追跡」などの検証が必要です。
また、PTBP1を長期間減らした場合の影響や、アストロサイト本来の働きへの影響についても十分には分かっていません。安全性や持続性を含め、今回の結果だけでは判断できない点が多く残っています。
「外から移植する再生」から「体内の細胞を使う再生」へ
幹細胞を利用した再生医療では、iPS細胞などから目的の細胞を作り、傷ついた組織へ移植する方法が盛んに研究されています。一方、今回の研究が目指すのは、脳にもともと存在する細胞の性質を変えて再生に利用する「in situ（その場での）再生」です。
この方法が確立できれば、神経細胞を大量に培養して移植する方法とは異なる再生医療の選択肢につながる可能性があります。さらにNano-ERASERは遺伝子を恒久的に書き換えるのではなく、細胞内の特定のタンパク質を一時的に減らす仕組みである点も特徴です。
ただし、現在はまだヒト細胞・脳オルガノイドとマウスを用いた研究段階です。研究チームも、ヒトを対象とする臨床試験へ進む前に、長期的な効果や安全性を確認し、さらにヒトに近い非ヒト霊長類で検証する必要があるとしています。
神経再生という目標に対して、「新しい細胞を移植する」のではなく、「脳の中にすでにある細胞の力を引き出す」。Nano-ERASERの研究は、再生医療が目指す方向の一つとして興味深い成果です。
同時に、細胞が本当にどこから生まれたのかという基本的な問いも残っています。今後、細胞の由来、安全性、効果の持続期間が一つずつ確認されていくことで、この技術がアルツハイマー病をはじめとする神経変性疾患の研究にどこまで広がるのかが見えてくるでしょう。
[出典]
- Cell Biomaterials「Reverse the progression of Alzheimer’s disease through Nano-ERASER-based adult neuroregeneration」
- Live Science「Scientists invent a gel that creates neurons from other cells, which could help treat Alzheimer’s」
- ANSA「Alzheimer, nanoparticelle rigenerano nei topi i neuroni persi」
- News-Medical「Nanoparticles regenerate neurons and improve cognition in Alzheimer’s mice」
