アトラスは、人間や他の霊長類の脳の詳細な地図を細胞ごとに描いている。
アラン・ボイル著
神経科学における傑作として、研究者チームが人間と他の霊長類の脳細胞地図の膨大なセットを出版した。
このアトラスは、サイエンス、サイエンス・アドバンス、サイエンス・トランスレーショナル・メディシンに掲載された21の研究論文で詳細に説明されており、アルツハイマー病や統合失調症からてんかんやADHDに至るまでの精神疾患に対処するための新たな戦略を科学者に示唆する可能性がある。
「人間の病気を理解したいのであれば、人間の脳の詳細を理解する必要がある」とシアトルのアレン研究所の上級研究員エド・ライン氏はビデオコメントで述べた。
「病気の研究のほとんどは、その病気に罹らない種でヒトの病気の再現やモデルを作ろうとしています」とライン氏は説明した。「しかし、なぜヒトがその病気に罹るのか、どのような結果がもたらされるのか、そしてどのように治療すべきかを理解するためには、ヒトの脳そのものを深く理解する必要があります。」
本日発表された研究パッケージに含まれる研究は、2017年に開始された米国国立衛生研究所のBRAINイニシアチブ細胞センサスネットワーク（BICCN）プログラムの一部である。アレン脳科学研究所は、このプログラムによって生成されたデータの共有に大きな役割を果たしてきた。
ある研究では、脳の42の領域から採取した100万個以上の細胞を分析しました。別の研究では、100以上の脳領域から高品質なサンプルを採取しました。さらに別の研究では、出生前の脳組織のサンプルに焦点を当てました。研究チームの共同研究により、3,000種類以上のヒト脳細胞の特徴が明らかにされました。
研究者たちは脳細胞そのものを調べただけでなく、DNA分析も行い、どの遺伝子が細胞の機能や機能不全と関連しているかを調べました。
アレン研究所の科学者ネルソン・ヨハンセン氏が率いる研究では、てんかんおよび腫瘍の手術を受けた75人の成人の脳細胞の種類における変異を評価しました。ヨハンセン氏のチームは細胞間に大きな変異を確認しましたが、性別や祖先といった人口統計学的指標で説明できる差異は半分にも満たないことを発見しました。
「単一の典型的な人間は存在しない。健康な個人と病状の両方において、遺伝的変異と環境反応の幅広い差異が存在する」と神経科学者のアリッサ・ウェニンガーとパオラ・アルロッタは研究に関する論評で述べた。
一部の研究者は、人間との神経の類似点と相違点についてさらに詳しく知るために、チンパンジー、ゴリラ、アカゲザル、マーモセットという4種の非ヒト霊長類の脳細胞を分析することに焦点を当てた。
「ヒト特異的な発現パターンを示した遺伝子はわずか数百個であり、それらはヒトにおける進化的選択の兆候を示すゲノム領域に不釣り合いに近接していた」とウェニンガー氏とアルロッタ氏は指摘する。「これらの結果は、成人ヒト大脳皮質の特異的な特性が、比較的少数の細胞および分子の変化に由来する可能性があることを示唆している。」
ワシントン大学のゲノミクス教授であり、シアトルのブロットマン・バティ研究所所長でもあるジェイ・シェンデュア氏は、このマカク研究の筆頭著者である。「科学界と広く一般の方々に公開した私たちのデータは、霊長類におけるこれまでで最大かつ最も包括的なマルチモーダル分子アトラスであり、脳の多くの細胞がどのように連携して、ヒトを含む霊長類の行動の複雑さを生み出しているのかを解明する上で極めて重要です」とシェンデュア氏はニュースリリースで述べた。
新たに発表された研究結果は、健康な脳がどのように機能するか、また、脳が正常に機能していない場合にどう対処するかについての将来の研究の基礎となることが期待されている。
ウェニンガー氏とアルロッタ氏は、ヒトと非ヒト霊長類の脳の間に発見された遺伝的差異は「動物モデルシステムの使用をヒトモデルシステムで補完する必要性を強調している」と述べた。例えば、研究室で幹細胞から培養されたヒト脳オルガノイドなどだ。
「オルガノイドの構築方法や、それが本来の組織の特徴や性質を再現するかどうかを理解するには、成人だけでなく発達全体にわたる人間の脳の包括的なデータセットが必要だ」と研究者らは書いている。
『サイエンス』、『サイエンス・アドバンシズ』、および『サイエンス・トランスレーショナル・メディシン』に掲載された21本の論文の共著者として挙げられている数百名の研究者の中には、アレン研究所、ワシントン大学、ブロットマン・バティ精密医療研究所、プロビデンス・ヘルス＆サービス、シアトル小児研究所、セージ・バイオネットワークスなどシアトル地域に拠点を置く機関に所属する100名以上の研究者が含まれています。
