寄生虫を麻薬の「運び屋」として使うのは信頼できるのでしょうか? |イチジク

こんにちは。中国科学技術博物館のRongです。ロン兄弟の科学を観るのを歓迎します。脳は、生物進化の過程における最高の成果であると同時に、私たちが最も興味を持ち、最も理解されていない器官でもあります。

人体は複雑で巨大なシステムです。臓器、組織、細胞といったさまざまな構成要素は、独立して生存することはできません。酸素と栄養素を絶えず供給し、代謝老廃物と毒素を絶えず除去する必要があります。この働きは主に体全体に行き渡る血液循環系に依存しています。人間の血管の総長さは10万キロメートル以上あることを知っておくべきです。体中に密に分布する毛細血管は、髪の毛、歯、角膜を除くあらゆる場所に届いて機能しています。人間の体重のわずか2%を占めるに過ぎない脳は、酸素の25%を消費する中核的な構成要素であり、一瞬たりとも末梢毛細血管のサポートから切り離すことはできません。脳への血液供給が止まると、わずか2分で酸素不足により脳細胞の機能が停止し、5分で脳組織に回復不可能な損傷が生じます。

しかし一方で、人体の中で最も高度で複雑な器官である脳には、極めて安定した化学的環境が必要です。結局のところ、さまざまな反応を引き起こし、それらを複雑な入力と出力に織り合わせるには、さまざまな神経伝達物質が必要なのです。脳が接触する可能性のある物質を厳密に管理し、潜在的に病原性のある微生物を脳から隔離する必要があります。この困難な任務を遂行する関門は血液脳関門と呼ばれます。

実は、一般的な末梢毛細血管の構造は比較的緩やかで、血管壁のいたるところに隙間があります。血管の内外の物質が自由に出入りして交換できることは、血管が栄養を供給し、老廃物を回収する基礎でもあります。しかし、脳内では、毛細血管は内側から外側に向かっていくつかの層に分かれています。

まず、血管壁を構成する内皮細胞の間にタイトジャンクションが形成されます。

次に、血管壁を囲む薄くて柔軟な基底膜があります。

最後に、基底膜の外側では、脳内のグリア細胞がさらに別の層の包みを追加します。この3層構造により血管内の物質の漏れを効果的に防ぎます。酸素分子や脂肪分子など、ごく少数の物質だけが受動的に拡散し、この膜を自由に通過することができます。ブドウ糖やアミノ酸などの重要な栄養素も、この膜上の特別な「チェックポイント」タンパク質を通過して識別され、脳に能動的に輸送される必要があります。ほとんどの住宅宅配便が玄関先まで直接配達されるのと同じように、一部の住宅コミュニティにはコミュニティの「警備員」がいて、登録した人だけが通行できます。

この「警備員」の役割は非常に重要です。一度破壊されると、さまざまな病気を引き起こす可能性があります。一般的な神経疾患である多発性硬化症を例に挙げてみましょう。つまり、血液脳関門が破壊され、免疫細胞が血液循環を通じて脳内に侵入し、脳神経細胞の表面にある特殊な物質を攻撃し、患者の感覚、運動、精神などの能力に影響を与えます。しかし一方で、この障壁こそが脳疾患の治療薬の開発に大きな障害となっているのです。タンパク質医薬品、抗体医薬品、細胞遺伝子治療薬などの生物学的高分子医薬品が血液脳関門を通過できるようにするために、医薬品開発者は最善の努力をしてきました。例えば、脳に侵入できる寄生虫を使って薬を投与することを考えた人もいますが、これはまさに脳を刺激するアイデアです。

トキソプラズマ・ゴンディは猫の飼い主にとって見慣れた病原体です。それは顕微鏡レベルの細胞内寄生虫です。唯一知られている終宿主は猫であり、猫の中では有性的にのみ繁殖できる。同時に、トキソプラズマは人間を含む多くの脊椎動物の体内で生存し、それらに一定の損傷を引き起こす可能性があります。妊婦がトキソプラズマに感染すると、胎児の奇形や死亡を引き起こす可能性があります。トキソプラズマの最も驚くべき、そして注目すべき点は、動物に感染した後、脳に侵入し、神経細胞に寄生し、動物の行動を変えることができることです。ネズミの脳に寄生すると、ネズミが猫を怖がる性格から、猫に近づきたがる性格に変化します。これにより、猫がそれを食べやすくなり、トキソプラズマ原虫が生き残り、繁殖しやすくなります。

現在、関連する実験は予備的な結果を達成していますが、薬剤の送達が成功し、安全かつ効果的になるまでには、まだ長い道のりがあります。しかし、いずれにしても、長期にわたる生存圧力によって形成された横断機構を利用して、長期にわたる進化によって形成された血液脳関門を突破することは、魔法で魔法を打ち負かすことに等しいと言えるでしょう。