サルの脳から抽出した遺伝子が自閉症などの神経学的謎を解明する
アラン・ボイル著
シアトルのアレン脳科学研究所が主導するプロジェクトでは、アカゲザルの脳が発達するにつれて、脳の重要な領域で遺伝子がどのように活性化されるかを明らかにした。この結果は、研究者らが自閉症、小頭症、統合失調症、その他の神経疾患を取り巻く謎を解明するのに役立つ可能性がある。
本日、ネイチャー誌に掲載された研究で示された遺伝子発現マップは、アカゲザルがヒトの脳発達において、通常のマウスよりもはるかに優れたモデルであることを示しています。また、異なる神経疾患はそれぞれ大きく異なる遺伝子経路を辿るという見解を裏付けています。
「幼少期に活性化する遺伝子セットと成人期に活性化する遺伝子セットは劇的に変化する」と、研究論文の主任著者であるアレン研究所の神経科学者エド・ライン氏はGeekWireに語った。
この遺伝子マップは、レイン氏らがマウスを用いて行った、胎児期から成人期にかけての脳の発達を追跡する以前の研究を補完するものである。アレン研究所は、成人の脳と胎児の脳を用いて同様の研究を行っている。
マウスやヒトのゲノムと同様に、アカゲザルのゲノムには、脳を含む生体組織を構築するためのあらゆる指示が含まれています。しかし、発達の異なる段階では、異なる遺伝子が発現する必要があります。研究所の遺伝子発現マップは、特定の時点でどの遺伝子が脳のどの部分で発現しているかを示しています。
このサルのプロジェクトでは、妊娠40日目から生後2年まで、10段階の発達段階で5つの主要な脳領域を解剖し、分析した。
5つの領域とは、前帯状回と一次視覚野、そして海馬、線条体、扁桃体です。これらはヒトの神経疾患との関連性があるため、選定されました。例えば、前帯状回の異常は、統合失調症、自閉症、強迫性障害と関連付けられています。
研究者たちは、そのような症状にも関連する遺伝子に焦点を当て、脳の発達においてそれらの遺伝子が活性化する時期を探した。
その結果、このタイミングは、他の研究者がヒトの脳の発達について想定してきたこととよく一致することが分かりました。例えば、ヒトの小頭症に関連する遺伝子は、サルの脳発達の初期段階、つまり脳細胞の祖先が分裂している時期に活性化する傾向がありました。乳児の脳が萎縮する小頭症は、ジカウイルスに関連する最も深刻な健康リスクであるため、現在注目されています。
対照的に、統合失調症に関連する遺伝子は出生後に大脳新皮質で発現した。これは、統合失調症が後発性疾患であるという見解と一致する。「影響を受けるのは全く異なる細胞群です」とレイン氏は述べた。
同氏は、自閉症スペクトラム障害に関連する遺伝子は、出生前と出生後の段階をつなぐ中間期に活性化されると述べた。
遺伝子発現マップの利点の一つは、どの遺伝子が同時に活性化されているかを示すことです。「これは、より複雑な分子経路への入り口なのです」とレイン氏は説明します。
たった一つの遺伝子が脳の状態と関連を示している場合、それは例えば「ラプソディ・イン・ブルー」のクラリネットパートの楽譜を見るようなものです。しかし、特定の領域において特定の時間に活性化するすべての遺伝子を見ることができれば、それは交響曲全体を見るようなものです。
この地図は、遺伝学的にアカゲザルがヒトとどれほど類似しているかを示す指標も提供している。レイン氏によると、マウスの脳内で活性化する遺伝子の25%はヒトの遺伝子とは大きく異なる。比較すると、アカゲザルとヒトの遺伝子制御における違いはわずか9%だ。
NIHブループリント非ヒト霊長類アトラスとして知られるこのサル研究は、国立精神衛生研究所（NIH）から850万ドルの助成金を受けて実施されました。レイン氏によると、データはアレン研究所のウェブサイトBlueprintNHPAtlas.orgから研究者が無料でダウンロードして分析できるようになるとのことです。
同研究所の脳マッピング研究はこれで終わりではないが、レイン氏は「今日の技術は変化しつつある」と指摘した。これまでの研究では脳の各領域の遺伝子解析が行われてきたが、今後は単一細胞における遺伝子発現に焦点を当てていく可能性が高いとレイン氏は述べた。
「一般的に、このような大規模で徹底的な調査には、さらに多くのリソースが必要になります」とレイン氏は述べた。
そしてそれは、神経科学者、データ分析者、そしてプロジェクトの資金提供者（アレン研究所に数億ドルを投資したシアトルのソフトウェア業界の億万長者ポール・アレン氏を含む）が、より高いレベルで演奏を始めなければならないかもしれないことを意味する。
Nature誌に掲載された研究論文「霊長類の脳発達に関する包括的な転写マップ」の主著者は、アレン脳科学研究所のトリグヴェ・バッケン、ジェレミー・ミラー、ソン＝リン・ディンです。彼らとレインは、この論文の99人の著者の一人です。
