脳の老化研究における新たな進歩！あるいはアルツハイマー病やパーキンソン病の解決に向けた新たな夜明けとなるかもしれない

年齢を重ねるにつれて、体の機能は徐々に低下しますが、脳も例外ではありません。最近、ネイチャー誌に掲載された研究で、老齢マウスの脳内の複数の細胞型で遺伝子発現に大きな変化が起こっていることがわかり、脳の老化の謎が明らかになった。この記事では、この研究について詳しく解説し、脳の老化の背景にあるストーリーを理解していただきます。

脳の老化のメカニズムについての洞察を得るために、研究者らは若いマウスと老いたマウスの脳の単一細胞トランスクリプトーム解析を行った。研究者らは、大規模で高品質のトランスクリプトームデータと詳細な細胞タイプの注釈を使用して、老化の影響を受けやすい脳の領域と細胞タイプを正確に特定しました。

研究では、老齢マウスの脳内の特定の細胞型において、2,449個の遺伝子が加齢に関連した差次的発現を示していることが判明した。遺伝子発現のこれらの変化により、ミクログリア、アストロサイト、上衣細胞、オリゴデンドロサイトなど、転写的に異なる細胞クラスターが老化脳内に出現します。

研究により、脳の老化には 5 つの主要な特徴があることがわかりました。

1. 幹細胞数の減少: 幹細胞は、さまざまな種類の細胞に分化し、組織の修復と再生を助ける特殊な細胞です。幹細胞の数が減少すると、脳のニューロンを再生・修復する能力が低下します。つまり、加齢とともに脳が外傷から回復する能力が低下するということです。

2. 免疫反応と炎症の増強：老化した脳では、免疫細胞、特にミクログリアが機能不全に陥る可能性が非常に高くなります。これらの細胞の主な役割は脳を病原体から守ることですが、加齢とともに過剰に活性化し、炎症反応が増加します。長期にわたる繰り返しの炎症反応は脳組織に損傷を与え、正常な機能に影響を及ぼす可能性があります。

3. 神経ネットワーク構造の損傷：ミエリンは神経細胞の軸索の周囲に巻かれた物質の層であり、神経信号の伝達速度を高めることができます。老化した脳ではミエリン形成が減少し、神経信号の伝達が遅くなり、認知機能が低下します。

4. 栄養感知およびエネルギー恒常性障害：視床下部は摂食行動とエネルギー代謝を調節する重要な領域です。この研究では、老齢マウスの視床下部の特定の細胞型は、若いマウスの特定の細胞型と比較して、遺伝子発現に大きな変化を起こしていることが判明した。老化の過程で、この領域の細胞に機能異常が現れ始め、食欲不振やエネルギー代謝の乱れにつながり、ひいては全体的な健康状態や脳機能に影響を及ぼすと推測されています。

5. エピジェネティックな変化: エピジェネティクスとは、遺伝子配列自体の変化を伴わず、他のメカニズムを通じて遺伝子の活動を調節する遺伝子発現の変化を指します。老化の過程で、これらの調節機構が乱れ、異常な遺伝子発現を引き起こし、脳の構造と機能に影響を及ぼす可能性があります。

脳の老化は、神経機能に直接影響を与えるだけでなく、さまざまな神経疾患の発生や進行にも密接に関係する複雑な生物学的プロセスです。

アルツハイマー病とパーキンソン病は、加齢に伴う最も一般的な神経疾患の 2 つです。神経細胞の喪失、シナプス機能障害、神経炎症、代謝障害など、老化した脳における主要な変化は、これらの疾患の発症の重要な危険因子です。

1. アルツハイマー病：加齢とともに、脳内のアミロイドタンパク質とタウタンパク質（主に中枢神経系のニューロンで発現する微小管関連タンパク質）の異常な沈着によりプラークと神経原線維変化が形成され、これがアルツハイマー病の主な病理学的特徴となります。これらの病変により神経細胞間のコミュニケーションが妨げられ、認知機能が徐々に低下します。

2. パーキンソン病：脳の黒質と呼ばれる領域に特定の特殊な細胞が存在します。これらの細胞は、手足の動きを制御するのに役立つドーパミンと呼ばれる化学物質を生成する役割を担っています。これらの細胞の数が減少すると、人体は手の震え、動作の遅れ、体の硬直などの運動障害を経験する可能性があります。

つまり、単一細胞トランスクリプトーム解析の研究結果は、アルツハイマー病やパーキンソン病などの脳の老化関連疾患の治療に新たな希望をもたらすのです。脳の老化の細胞的・分子的メカニズムをより深く理解することで、将来的には高齢者の生活の質を向上させ、家族や社会の負担を軽減するためのより効果的な介入を開発したいと考えています。

参考文献: Jin K、Yao Z、van Velthoven CTJ、et al.マウスの健康的な老化に関する脳全体の細胞タイプ特異的トランスクリプトームシグネチャ。[J]。自然（2025年）。 https://www.nature.com/articles/s41586-024-08350-8