加齢とともに脳の機能が衰えていく背景には、DNAの化学修飾パターンの変化、いわゆる「エピジェネティクス」の乱れが関わっていると考えられてきました。しかし、脳を構成する多様な細胞をひとまとめにして解析する従来の手法では、その実態を正確に捉えることが困難でした。このたび、米オクラホマ医学研究財団(OMRF: Oklahoma Medical Research Foundation)の研究チームが、マウスの海馬を構成する主要な細胞タイプごとにDNA修飾パターンを詳細に解析し、脳の老化に関する新しいエピジェネティクスの枠組みを提示しました。
加齢によって脳の神経細胞が「アイデンティティ」を失い、機能が低下していくというモデルはこれまでも提唱されてきましたが、それを裏付ける直接的な証拠は限られていました。その一因は、DNAのメチル化(5mC: 5-methylcytosine)と、密接に関連するヒドロキシメチル化(5hmC: 5-hydroxymethylcytosine)という、性質の異なる2種類の化学修飾を区別して解析することが技術的に難しかったことにあります。
サラ・R・オカニャス氏(Sarah R. Ocañas)、ウォーカー・フーリハン氏(Walker Hoolehan)、そして責任著者であるウィラード・M・フリーマン博士(Willard M. Freeman)らの研究チームは、マウスの海馬における主要な細胞タイプを対象に、5mCと5hmCを明確に区別したエピジェネティック解析を実施しました。その結果、加齢が進んでも、それぞれの細胞タイプの「アイデンティティ」や基本的な制御の仕組み自体は保たれている一方で、各細胞タイプが専門的に担っている機能に関わる領域では、細胞タイプごとに異なる変化が生じていることが明らかになりました。
さらに研究チームは、DNA修飾と遺伝子発現の関係が、修飾の種類、ゲノム上の文脈、配列の特異性、そして遺伝子の長さといった複数の要因に依存しており、単純な一つの法則では説明できないことも突き止めました。これは、「老化＝エピジェネティックな制御の崩壊」という単純な見方ではなく、「老化＝エピジェネティックな制御の再編成」という、より精緻なモデルを支持する結果です。
研究チームは、一次DNA配列と遺伝子の構造(アーキテクチャ)が、DNAメチル化・ヒドロキシメチル化による遺伝子発現制御と、加齢に伴う変化の両方を規定する枠組みを構築しました。この成果は、脳の老化だけでなく、アルツハイマー病をはじめとする神経変性疾患の研究にも応用できる可能性があり、今後、ヒトの脳における検証が期待されます。
この研究成果は、2026年10月15日付でプレプリントサーバー『bioRxiv』に掲載されました。論文タイトルは「A New Epigenetic Framework for DNA Methylation, Hydroxymethylation, and Gene Expression during Brain Aging（脳老化におけるDNAメチル化・ヒドロキシメチル化・遺伝子発現に関する新しいエピジェネティックフレームワーク）」です。
