テキサス大学医学部サウスウェスタンメディカルスクール（UTSW）とインディアナ大学の研究者は遺伝子工学を使い、マウス脊髄の瘢痕形成細胞を再プログラムすることで新しい神経細胞を作成し、脊髄損傷後の回復を促進することを示した。 2021年3月5日にCell Stem Cellのオンラインで公開された調査結果は、毎年脊髄損傷に苦しむ世界中の何十万人もの人々に希望を与える可能性がある。この論文は「NG2グリアのin vivoリプログラミングが脊髄損傷後の成人の神経新生と機能回復を可能にする（In vivo Reprogramming of NG2 Glia Enables Adult Neurogenesis and Functional Recovery Following Spinal Cord Injury）」と題されている。
UTSW分子生物学教授でこの研究リーダーのChun-Li Zhang博士は、「一部の体組織の細胞は、損傷後に増殖し、治癒の一環として死んだ細胞や損傷した細胞に取って代わるが、脊髄は通常は損傷後に新しいニューロンを生成せず、回復への重要な障害になっている。」と説明した。
脊髄は脳と体の他の部分との間の信号リレーとして機能するため、自己修復できないと、これら2つの領域間の通信が永久に停止し、麻痺、感覚の喪失、場合によっては呼吸や心拍数を制御できないなど生命を脅かす結果につながると彼は付け加えている。Zhang 博士は、脳は新しい神経細胞を生成する能力が限られており、異なる再生経路をオンにするために前駆細胞に依存していると述べている。 彼と彼の同僚は、この知識からインスピレーションを得て、脊髄で同様の再生の可能性がある細胞を探した。
彼らは、脊髄損傷のマウスモデルを使用して、動物の損傷した脊髄を調べ、通常は未成熟なニューロンに見られるマーカーを探した。 Zhang博士は、このマーカーは損傷後の脊髄にも存在しただけでなく、それを生成する細胞、つまりNG2グリアと呼ばれる非神経細胞を追跡したと述べた。
NG2グリアはオリゴデンドロサイトと呼ばれる細胞の前駆細胞として機能し、ニューロンを取り囲む絶縁脂肪層を生成する。 それらはまた、損傷後にグリア性瘢痕を形成することでもよく知られている。 Zhang博士のチームは、脊髄が損傷したときに、これらのグリアが未成熟ニューロンの分子的および形態学的マーカーを一時的に採用したことを示した。
NG2グリアが変化する原因を特定するために、彼らは、損傷によって誘発される幹細胞タンパク質であるSOX2に焦点を当てた。 彼らはこれらの細胞を遺伝子操作して、このタンパク質を作る遺伝子を不活性化した。 彼らはマウスの脊髄が切断されたとき、損傷後の数日間で未成熟ニューロンがはるかに少ないことを確認し、NG2グリアがこれらの細胞を作るのを助けるのにSOX2が重要な役割を果たしていることを示唆していることを確かめた。 ただし、SOX2のレベルが正常であっても、これらの未成熟ニューロンは、損傷の影響を受けたニューロンの代わりに成熟することはなかった。
反対の策を講じて、Zhang博士と彼の同僚は、NG2グリアにSOX2を過剰生産させるために異なる遺伝子操作技術を使用した。 驚くことに、脊髄損傷後の数週間で、この操作を行ったマウスは数万の新しい成熟ニューロンを生成した。 さらなる調査により、これらのニューロンが損傷領域に統合され、脳と体の間で信号を中継するために必要な既存のニューロンとの新しい接続が確立されたことが示された。
さらに有望なのは、この遺伝子工学が脊髄損傷後の機能改善につながったことだ、とZhang博士は言う。 NG2グリアでSOX2を過剰産生するように設計された動物は、通常のSOX2量を生成した動物と比較して、脊髄損傷後数週間の運動技能で著しく良好に機能した。 このパフォーマンスの向上の理由は複数あるように思われた。 これらの動物は、損傷を引き継ぐように見える新しいニューロンを持っていただけでなく、回復を妨げる可能性のある損傷部位の瘢痕組織もはるかに少なかったとZhang博士は説明した。
Zhang博士は、最終的には、ヒト脊髄損傷患者でSOX2を過剰産生する安全で効果的な方法を発見し、瘢痕組織の形成を減らしながら新しいニューロンで損傷を修復できる可能性があると述べている。
「脊髄損傷の分野では、新しいニューロンを生成する幹細胞で損傷を治癒しようと広範囲に研究されてきたが、ここで提案しているのは、外部から細胞を移植する必要がないかもしれないということだ」とZhang博士は言う。 「NG2グリアにSOX2を増やすように促すことで、体は独自の新しいニューロンを作り、内部から再構築することができる。」
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画像：グリアから変換された新しい脊髄ニューロン。(Credit: UTSW)
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画像：論文の要約(Credit: Cell Stem Cell)
BioQuick News:Putting a Protein into Overdrive to Heal Spinal Cord Injuries--Scar-Forming Cells (NG2 Glia) Engineered to Overproduce SOX2 Protein Make New Neurons, Improving Recovery in Mouse Model
