脳をつくる途中の細胞は、ウイルスの侵入に弱いのか
私たちの脳や脊髄は、発生の早い段階に存在する神経幹細胞から作られていきます。神経幹細胞は、自分自身を増やしながら神経細胞などへ変化する、神経系の土台となる細胞です。
妊娠中の感染症を考えるとき、こうした発生途中の細胞がウイルスにどの程度影響を受けるのかは重要な問題です。SARS-CoV-2についても母体から胎児への感染例は報告されていますが、初期の神経系を作る細胞がウイルスの侵入を受けやすいかは十分に分かっていませんでした。
2026年10月21日、カリフォルニア大学リバーサイド校の研究グループが、この疑問を調べた成果を『PLOS One』に発表しました。研究では、ヒト胚性幹細胞から作った神経幹細胞を使い、SARS-CoV-2のスパイクタンパク質を持つ疑似ウイルス粒子が細胞へどの程度入り込むかを調べています。
重要なのは、本物のSARS-CoV-2を感染させた研究ではないことです。使用したのは体内で増殖できない疑似粒子で、ウイルスが細胞へ入る最初の段階だけを安全に調べる仕組みです。
その結果、神経幹細胞は未分化のヒト胚性幹細胞よりも、元のウイルス株とOmicron BA.1、BA.2を模した疑似粒子の侵入を受けやすいことが分かりました。
幹細胞から神経幹細胞を作り、3種類のスパイクを比較
研究チームは、H9と呼ばれるヒト胚性幹細胞を神経幹細胞へ分化させました。分化後には、多能性を示すOCT4が見られなくなり、神経系の細胞に特徴的なPAX6とNESTINが確認されています。
さらに細胞表面には、SARS-CoV-2が細胞へ入る際に利用するACE2とTMPRSS2も存在していました。これらは、ウイルスのスパイクタンパク質と細胞との相互作用に関係する分子です。
研究では、元の株を模したWTに加え、Omicron BA.1とBA.2のスパイクタンパク質を持つ疑似粒子を使用しました。神経幹細胞、神経系になる前段階の外胚葉細胞、未分化のヒト胚性幹細胞を比べています。
その結果、3種類すべての疑似粒子で、神経幹細胞と外胚葉細胞への侵入は未分化のヒト胚性幹細胞より有意に高くなりました。一方、外胚葉細胞と神経幹細胞との間には有意な差はありませんでした。
つまり、細胞が神経系へ向かう過程で、SARS-CoV-2のスパイクを持つ粒子を受け入れやすい性質が現れている可能性があります。
ただし、この結果から「胎児の神経細胞が実際の感染で同じ反応を示す」とまでは判断できません。今回分かったのは、培養した神経幹細胞がウイルス侵入の入口となる性質を持つという点です。
Omicronは「細胞に取り込ませる」経路を強く利用していた
SARS-CoV-2が細胞へ入る方法は一つではありません。細胞膜付近でTMPRSS2という酵素を利用する方法に加え、細胞自身の取り込み機能である「エンドサイトーシス」を利用する経路があります。
エンドサイトーシスとは、細胞が周囲の物質を膜で包み込み、内部へ取り込む仕組みです。
研究チームは複数の阻害薬を使い、どの経路が神経幹細胞への疑似粒子侵入に関係しているかを調べました。
TMPRSS2の働きを抑える4種類の物質では、camostatだけがWT疑似粒子の侵入を有意に減らしました。BA.1、BA.2では低下する傾向はあったものの、統計学的な有意差には達していません。
一方、エンドサイトーシスを妨げる薬剤では、Omicronを模した疑似粒子の侵入が大きく減少しました。特にfilipinでは、BA.1とBA.2の侵入が75〜85％低下しています。WTでも約50％低下しましたが、この結果は統計学的有意差の基準には届きませんでした。
この結果から、少なくとも今回の神経幹細胞モデルでは、Omicron BA.1とBA.2がエンドサイトーシスを強く利用して細胞へ入っていることが示されました。
細胞を覆う「糖のバリア」が侵入を防いでいた
研究チームがもう一つ注目したのが、細胞表面を覆っている「グリコカリックス」です。
グリコカリックスは糖や糖を含むたんぱく質などでできた層で、細胞を保護したり、ほかの細胞や分子とのやり取りを調節したりしています。細胞表面の細かな「糖のコート」と考えると分かりやすいでしょう。
神経幹細胞の表面を調べると、マンノース、ガラクトース、シアル酸などは確認された一方、一部の糖鎖は少なく、比較的まばらなグリコカリックスを持つことが分かりました。
そこで研究チームは、neuraminidaseという酵素を使って細胞表面のシアル酸を減らしました。すると、WT、BA.1、BA.2の疑似粒子はいずれも細胞へ入りやすくなりました。
増加幅は条件によって異なりますが、疑似粒子の侵入はおよそ2〜4倍に増え、BA.2で最も大きな変化が確認されています。
つまり、グリコカリックスは単なる細胞表面の飾りではなく、ウイルスのスパイクがACE2などへ近づくのを物理的に妨げる「バリア」として働いている可能性があります。
幹細胞の性質を理解するときも、遺伝子だけではなく、細胞表面の構造まで見る必要があることを示す結果です。
妊娠中の感染リスクを直接証明した研究ではない
今回の研究は、発生途中の神経系がSARS-CoV-2の影響を受ける仕組みを考えるうえで重要な手がかりになります。一方、結果の意味を広げすぎないことも必要です。
まず、使われたのは培養皿の中で作った神経幹細胞です。妊婦や胎児を調べた研究ではありません。
さらに、実験に使ったのは感染性のあるSARS-CoV-2そのものではなく、スパイクタンパク質による細胞侵入を再現する疑似粒子です。疑似粒子が細胞へ入りやすかったからといって、実際のウイルスが胎児の脳で増殖し、神経障害を起こすことまで証明されたわけではありません。
filipinやOcTMABなどが侵入を抑えた点についても、これらを妊婦や胎児に使用する治療法が示されたわけではありません。原著論文でも、実際の治療への応用には、ほかの細胞や生体内でのさらなる検証が必要だとしています。
今回明らかになったのは、「神経幹細胞にはどのような侵入経路があり、細胞表面の糖鎖がどのように関係するのか」という基礎的な仕組みです。
その境界を守ることが、研究成果を正確に理解するうえで重要です。
幹細胞研究が、感染症による発達への影響を読み解く
幹細胞研究の役割は、細胞を移植して組織を再生することだけではありません。
人の発生初期に起こる現象は、実際の胎児で実験的に調べることができません。そこで、ヒト幹細胞から目的の細胞を作り、培養皿の中で病気や感染の仕組みを調べる「疾患モデル」としての利用が重要になります。
今回も、ヒト胚性幹細胞から神経幹細胞を作ったことで、発生途中の神経系がSARS-CoV-2の侵入にどのような性質を示すのかを実験的に調べることができました。
特に、ウイルス側のスパイク変異だけでなく、神経幹細胞側のエンドサイトーシスやグリコカリックスが侵入しやすさを左右していた点は重要です。感染の成立は、ウイルスだけではなく、受け入れる細胞の状態によっても変化することが示されています。
今後は、本物のウイルスを用いたより生体に近いモデルや、脳オルガノイドなどの三次元組織、さらには臨床データとの照合が必要になります。
幹細胞を「治療に使う細胞」としてだけでなく、「人の体で何が起きるのかを知る窓」として利用する。今回の研究は、再生医療と感染症研究が交わることで、発達途中の神経系を守るための理解が一段深まる可能性を示しています。
[出典]
PLOS One
Susceptibility of human neural stem cells to SARS-CoV-2: Entry mechanisms and glycocalyx influence
https://journals.plos.org/plosone/article?id=10.1371/journal.pone.0360734
UC Riverside
Human neural stem cells found to be susceptible to SARS-CoV-2 variants
https://news.ucr.edu/index.php/articles/2026/10/21/human-neural-stem-cells-found-be-susceptible-sars-cov-2-variants
Medical Xpress
Human neural stem cells found to be susceptible to SARS-CoV-2 variants
https://medicalxpress.com/news/2026-10-human-neural-stem-cells-susceptible.html
Futurity
Human neural stem cells are susceptible to COVID virus variants
https://www.futurity.org/human-neural-stem-cells-sars-cov-2-variants-3350242/
