スイスの会社NeuroRestoreの科学者らは、マウスで脊髄損傷時の神経再生を刺激し、神経を本来の標的に再接続するように導き、それによって可動性を回復することが証明された遺伝子治療を開発したとサイエンス誌に報告した。
歩行実行中枢に投影される下部胸髄の再生プロセスの脊髄全体の視覚化。画像ソース: EPFL/.Neurorestore
マウスやヒトで脊髄の一部が損傷すると、最初は麻痺が起こり、その後広範囲にわたる運動機能が自然に回復します。しかし、脊髄が完全に損傷した後は、脊髄の自然な修復が起こらず、回復することは不可能です。重度の損傷後の効果的な回復には、神経線維の再生を促進する戦略が必要ですが、運動機能を正常に回復するためにこれらの戦略に必要な条件は依然としてわかりにくいです。
「5年前、我々は解剖学的に無傷な脊髄損傷でも神経線維が再生できることを実証した」と研究の上級著者であるマーク・アンダーソン氏は述べた。 「しかし、新しい線維が病変の反対側の正しい位置に接続できなかったため、これでは運動機能を回復するには十分ではないことにも気づきました。」アンダーソンは、NeuroRestore の CNS 再生担当ディレクターであり、Wyss Center for Biological and Neural Engineering の科学者です。
歩行実行中枢に投影される下部胸髄再生の全脊髄視覚化。画像ソース: EPFL/.Neurorestore
研究者らは、カリフォルニア大学ロサンゼルス校（UCLA）およびハーバード大学医学部の同僚と協力し、ジュネーブのEPFLキャンパスバイオテクノロジー施設にある高度な機器を使用して詳細な分析を実施し、部分的な脊髄損傷後の脊髄の自然修復にどのタイプのニューロンが関与しているかを特定した。この研究の筆頭著者であるジョーダン・スクエア氏は、「単細胞核RNA配列決定を用いた我々の観察は、再生しなければならない特定の軸索を明らかにしただけでなく、運動機能を回復するにはこれらの軸索が本来の標的と再接続しなければならないことも明らかにした」と述べた。研究チームの研究結果は、『サイエンス』誌2023年9月22日号に掲載された。
彼らの発見は、多角的な遺伝子治療を設計するための基礎を提供します。科学者らは、神経線維を再生するためにマウスの同定されたニューロンの成長プログラムを活性化した。特定のタンパク質を上方制御して、病変の中心部を通るニューロンの成長をサポートします。そして再生神経線維を病変の下の自然な標的に引き寄せるためのガイダンス分子を投与した。 「損傷後に自然に起こる脊髄修復機構の一部を再現する治療戦略を設計したとき、私たちは自然からインスピレーションを受けました」とスクエア氏は語った。
歩行実行中枢に投影される下部胸髄の再生プロセスの脊髄全体の視覚化。画像ソース: EPFL/.Neurorestore
解剖学的に完全な脊髄損傷を負ったマウスは歩行能力を回復し、部分損傷後に自然な歩行に戻ったマウスと同様の歩行を示しました。この観察は、神経外傷後に運動機能を正常に回復するための再生療法の未知の条件を明らかにします。 「私たちの遺伝子治療が、脊髄の電気刺激を伴う他の治療法と相乗効果を発揮することを願っています」と、この研究の上級著者でニューロリストアの代表者であるグレゴワール・クルティーン氏とジョセリン・ブロック氏は語った。 「脊髄損傷を治療するための完全な解決策には、2つのアプローチが必要であると考えています。関連する神経線維を再成長させる遺伝子治療と、損傷部位で運動を生み出す神経線維と脊髄の能力を最大化する脊髄刺激です。」
この種の遺伝子治療を人間に使用できるようになるまでには多くのハードルを乗り越えなければなりませんが、科学者たちは最初の一歩を踏み出し、今後数年間でこの偉業を現実にするために必要な技術を開発しています。