私たち人間には 3,000 を超える異なる脳細胞があり、科学者たちは、私たち自身の脳と、私たちの親戚である霊長類の脳を理解するための記念碑的な取り組み、これまでで最大のヒト脳細胞のアトラスを発表しました。
Science、Science Advances、Science Translational Medicine 誌に 10 月 12 日に掲載された 21 件の論文で、大規模な研究者コンソーシアムが、私たちおよび他の霊長類の脳を構成する細胞に関する新しい知識を共有しました。これらの研究とデータは、脳の複数の領域における神経系の細胞構成と、人間の脳の何がユニークであるかを明らかにしています。
この研究コンソーシアムは、人間の脳とそのモジュール化された機能的性質を理解するための共同の取り組みです。この研究会は、NIH の革新的ニューロテクノロジーを通じた脳研究 (BRAIN) プログラムによって開催され、資金提供を受けました。世界中の何百人もの科学者が協力して、人間の脳や他の霊長類の脳の細胞構成を調査する一連の研究に取り組み、革新的で拡張性のある一連の新技術を使用して、人間の脳の詳細な組織を前例のない解像度で研究する方法を実証しました。
私たちの脳を細胞レベルで理解することは、私たちの脳がどのように機能するのか、そして私たちが種として何者であるのかを理解するための鍵であり、脳の病気や障害の細胞の原因をより正確に特定するための鍵であり、その知識は最終的により良い治療法につながる可能性があります。
アレン脳科学研究所の科学者たちは、そのうち 5 つの研究を主導し、他の 3 つの研究にも重要な貢献をし、そのうちの 1 つは成人の脳の細胞型の数に関する既存の知識を大幅に拡大しました。カロリンスカ研究所とアレン研究所の科学者たちは、単一細胞トランスクリプトミクスとして知られる技術である個々の脳細胞でオンになる遺伝子を研究し、細胞型の驚くべき多様性を明らかにしました。私たちの脳細胞は 3,000 以上あります。
アレン脳科学研究所の上級研究員、エド・レイン博士は、「これは神経科学の極めて重要な瞬間だと思う。新しいテクノロジーのおかげで、人間の脳や他の霊長類の脳の非常に詳細な細胞組織を理解できるようになった」と述べた。 「この研究の核心にあるのは分子生物学の勝利です。遺伝子使用の違いを利用して細胞の種類を定義することができ、ゲノミクスツールを利用して人間の脳全体を構成する細胞の最初の高解像度の注釈を作成することができます。」
これらの研究は、「各人の脳はどのように異なるのか?」など、さまざまな重要な疑問にも取り組んでいます。それぞれの人の脳は細胞レベルでどれくらい違うのでしょうか？私たちの脳は、類人猿の脳とどう違うのでしょうか?私たちの脳細胞は何種類あるのでしょうか?これらの細胞にはどのような特徴があるのでしょうか?これらの細胞は発生中にどのようにして出現し、成熟するのでしょうか?
新たに発表された研究結果は、脳の最も外側の殻である人間の大脳皮質の単一領域における脳細胞タイプの以前の高解像度マッピングに基づいており、それらの研究を脳全体の数十から数百の領域に拡張した。単一領域の研究では、100 を超える異なる脳細胞タイプが特定されていますが、新たに発表されたデータでは、脳全体に数千の異なるタイプの脳細胞があることが示されています。脳の多くの部分では、この複雑さと多様性はこれまでに説明されたことがありません。
この研究は、国立衛生研究所（NIH）のBRAIN Initiative Cell Census Network（BICCN）の一部であり、脳細胞タイプのカタログを構築するために2017年に開始された5年間の助成プログラムである。この研究は、人間の脳の規模と複雑さによってもたらされる課題に対処するための最先端の細胞および分子アプローチの拡張性を実証し、細胞調査の取り組みの次の段階の基礎を築きます。アレン研究所で現在進行中の次の段階の研究の一環として、BRAIN イニシアチブのセルラー アトラス ネットワーク (BICAN) を通じて、ヒトおよびその他の霊長類の脳のより包括的なアトラスを構築する予定です。
NIH Brain Programディレクターのジョン・ガイ博士は、「この一連の研究は画期的な成果であり、人間の脳の複雑さを細胞レベルで解明する上で今後も重要な架け橋となるだろう。BICCNを通じて確立された科学的協力と、BICANの次の段階で続く協力は、この分野を指数関数的な速度で前進させている。進歩と可能性はまさに息をのむほどだ」と語った。
人間の研究では、科学に脳を提供した人々の死後組織と、脳手術を受けて研究に組織を提供した患者の健康な生体組織が使用されます。
新たに発表された研究データは、人体のすべての臓器、組織、システムの包括的な細胞参照マップを作成する国際的な取り組みであるHuman Cell Atlasにも組み込まれる予定です。