脳卒中は人々の健康を危険にさらしますが、「中国脳プロジェクト」は回復への希望をもたらします。

2023年1月、上海交通大学医学部松江研究所の童小平研究チームは、付属の仁済病院の万潔清研究チームと共同で、「NG2グリアにおけるKir4.1チャネル活性化が虚血性脳卒中の再髄鞘形成に寄与する」と題する最新の研究成果を、ラセントの子会社で国際的に権威のある学術誌「eBioMedicine」に発表した。研究者らは、遺伝子組み換え技術、可視化された全細胞パッチクランプ記録、透過型電子顕微鏡、小動物磁気共鳴画像法、生体内行動分析などの実験技術を適用し、虚血性脳卒中によって引き起こされる神経細胞の脱髄に対するNG2グリア細胞の影響に関する新たなメカニズムを明らかにした。

この研究で言及されている脳卒中は、脳血管障害または脳卒中としても知られ、中国住民の健康に影響を及ぼす主要な病気です。四肢麻痺（片麻痺）、言語障害、嚥下障害、認知障害、精神的鬱病などの臨床症状を引き起こす可能性があります。発症率、再発率、障害率、死亡率が高く、経済的負担が大きく、社会や家族に大きな被害を与えるという特徴があります。世界保健機関の統計によると、世界では6秒ごとに1人が脳卒中を患い、21秒ごとに1人が脳卒中により死亡するか永久的な障害を負います。国家科学技術イノベーション2030-「脳科学と脳のような研究」主要プロジェクト、いわゆる「中国脳プロジェクト」では、科学者が積極的に脳卒中の発症機序を探り、脳卒中の疾病予防と治療戦略を根本から探究し、掘り起こしています。

● 脳卒中研究における脳科学の進歩

1. 脳画像技術の革新

脳科学の発展は高度な画像技術と切り離せないものです。脳血管疾患の研究では、機能的磁気共鳴画像法（fMRI）、拡散テンソル画像法（DTI）、高解像度血管造影法などの技術により、医師は脳血流、脳組織の損傷、神経ネットワークの再編成を非侵襲的に観察することができます。これらの技術は、脳卒中の超初期段階での正確な診断に役立つだけでなく、医師が患者の予後を評価するのにも役立ちます。

2. 神経保護メカニズムの研究

脳卒中後、神経細胞の死と脳組織の損傷は複雑なプロセスとなります。脳科学の研究は、脳細胞の死を減らし、脳組織の修復を促進する治療法を見つけるために、このプロセスにおける神経保護メカニズムを明らかにすることに専念しています。例えば、研究者たちは、血液脳関門を通過してKir4.1イオンチャネルを開口させることができる天然の漢方薬化合物、ルテオリンを試して発見しました。脳虚血のマウスをルテオリンで治療すると、NG2グリア細胞のKir4.1チャネル電流が増加し、軸索ミエリンの再生がさらに促進され、マウスの脳梗塞の領域が減少し、最終的にマウスの神経運動機能が改善されます。

3. 神経可塑性の探究

脳卒中患者では「機能的再構築」が観察されます。たとえば、腕の動きを制御する脳の領域が損傷した場合、損傷を受けていない他の領域がこの機能を引き継ぎ、腕の動きの機能をある程度回復することがあります。これは神経可塑性の現れであり、脳細胞（ニューロン）が損傷後に再編成および適応して、失われた機能を回復または置き換える能力を指します。神経可塑性研究は脳科学における最先端のテーマであり、損傷後に脳が構造と機能を変化させることで新しい状況に適応する方法を研究しています。この適応は、新しい神経接続、既存の接続の強化、またはニューロン間の信号伝達方法の変化という形をとることがあります。脳卒中の研究では、神経可塑性の研究が特に重要です。脳が損傷後に自己修復する仕組みをより深く理解することで、脳卒中患者の脳の自己修復プロセスを促進し、失われた機能の回復を助け、生活の質を向上させることを目的とした新しい治療法やリハビリテーション戦略の開発の理論的基礎が得られます。

この研究分野は、脳卒中患者に回復の希望をもたらすだけでなく、脳の複雑さと回復力に関する理解と知識に貴重な洞察をもたらします。

● 脳血管疾患における脳類似研究の応用

1. 脳血管ネットワークをシミュレートするコンピュータモデル

脳に似た研究の重要な方向性は、脳の働きをシミュレートするコンピューター モデルを構築することです。脳血管疾患の研究では、科学者はこれらのモデルを使用して、脳血管ネットワークの血行動態の変化と、血管の閉塞または破裂後の脳組織の反応をシミュレートします。これらのモデルは、脳血管疾患の発症機序を理解するのに役立つだけでなく、医薬品開発や臨床治療のための貴重な参考資料も提供します。

2. 病気の予測と診断における人工知能の応用

人工知能技術の発展により、脳血管疾患の早期診断と予後評価に新たな可能性が生まれました。人工知能アルゴリズムは、大量の医療画像データ、臨床情報、遺伝子データなどを分析することで、医師がより正確に病変部位を特定し、病気の進行を予測し、個別の治療計画を策定するのを支援します。

3. リハビリテーション医療における脳コンピュータインターフェースの探究

脳コンピュータインターフェース（BMI）技術は、脳の活動を外部デバイスの制御信号に変換できる技術です。脳血管疾患のリハビリテーション治療において、BMI技術はマインドコントロールにより義肢や外部装置を制御し、患者の運動機能の訓練や回復を助けることが期待されています。この技術はリハビリテーションの成果を改善するだけでなく、患者の自信と生活の質も向上させます。

● 展望と課題

脳科学や脳に似た研究の成果は、徐々に臨床応用へと移りつつあります。例えば、神経保護メカニズムに基づくいくつかの薬剤は臨床試験段階に入っており、脳血管疾患の患者に新たな治療選択肢を提供することが期待されています。同時に、医師の診断の効率と精度を向上させるために、人工知能を活用した診断システムも病院で使用され始めています。さらに、リハビリテーション医療における BMI 技術は徐々に研究室から臨床へと移行しており、患者の機能回復に新たな希望をもたらしています。

同様に、脳科学や脳に似た研究は、脳血管疾患の分野では依然として多くの課題に直面しています。まず、脳の複雑さと個人差により、研究結果の普遍性が制限されます。第二に、新技術の臨床的変革は厳格な安全性と有効性の検証を受ける必要がある。最後に、研究開発費と処理費の高さも、これらの技術の広範な応用を制限する要因の 1 つです。

● 信じる

科学技術の進歩と脳血管疾患に対する社会の関心の高まりにより、「中国脳プロジェクト」は脳血管疾患の予防、診断、治療にさらに貢献し続けると確信しています。

この研究はもともと上海交通大学医学部付属松江病院の健康科学チームによって作成されたものである。

著者: 朱琴亭、上海交通大学医学部付属松江病院、研修医標準研修拠点、一般開業医

連絡先著者：上海交通大学医学部松江病院総合診療科副主任医師、シェン・フア

画像出典：著者が作成し、AIが作成

基金プロジェクト：上海市松江区2023年科学普及プロジェクト

（2023SJKPZ016）