まだアルツハイマー病が心配ですか? 「チャイナ・ブレイン・プロジェクト」が新たな夜明けをもたらすかもしれない！

上海交通大学医学部付属松江病院、上海交通大学医学部松江研究所、中国科学院昆明動物研究所の曽建雄氏の研究グループは、ハルビン医科大学付属第四病院の馬学玲教授と共同で、「微生物感染はγセクレターゼの調節を介してアルツハイマー病のマウスモデルにおけるアミロイド病理を促進する」と題する研究論文をネイチャーの子会社である分子精神医学誌に発表し、ヒトに広く見られる単純ヘルペスウイルス（HSV-1）の中枢感染がアルツハイマー病の病理過程を促進する分子メカニズムを明らかにした。

アルツハイマー病といえば、単なる病気ではなく、残酷な社会問題でもあります。人口の高齢化に伴い、アルツハイマー病（一般に老人性痴呆症として知られる）やパーキンソン病などの神経変性疾患を患う患者数が増加しています。例えば、現在、中国にはアルツハイマー病患者が900万人以上おり、これは世界第1位であり、65歳以上の高齢者人口における有病率は4％から7％です。これらの疾患は患者の認知、行動、日常生活能力に深刻な影響を及ぼし、家族や社会に大きな負担をもたらします。現時点では有効な治療法はありません。幸いなことに、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、すなわち「中国脳プロジェクト」は、神経変性疾患の診断、治療、予防において大きな進歩を遂げました。

● 神経変性疾患に関する脳科学の研究の進歩

脳科学は、脳の構造と機能を研究することで、神経変性疾患の発症を理解するための新たな視点を提供します。科学者は、磁気共鳴画像法（MRI）や陽電子放出断層撮影法（PET）などの高度な画像技術を使用して、神経変性疾患の患者の脳の構造変化や代謝異常を観察することができます。これらの変化には、ニューロンの喪失、シナプス結合の減少、特定の脳領域の機能低下などが含まれます。

脳科学の研究には、画像技術に加え、分子生物学、遺伝学、病理学などの複数の分野が含まれます。これらの研究を通じて、科学者たちは、神経変性疾患は特定の遺伝子変異、異常なタンパク質の蓄積、神経炎症と関連していることが多いことを発見しました。例えば、科学者たちはアルツハイマー病患者の脳内で、病気の発症の重要な要因と考えられているベータアミロイドタンパク質の異常な沈着と神経原線維変化の形成を発見した。

● 脳に似た研究の神経変性疾患への応用

脳型研究は、人工知能の分野の一部として、脳の動作原理を模倣してインテリジェントなシステムを構築します。脳に似た研究は、神経変性疾患の研究においてますます重要な役割を果たしています。脳の認知および記憶プロセスをシミュレートするニューラル ネットワーク モデルを構築することで、科学者は神経変性疾患がこれらのプロセスにどのように影響するかをより深く理解できるようになります。

例えば、アルツハイマー病の研究では、科学者はディープラーニング技術を使用して、脳の記憶メカニズムをシミュレートするニューラルネットワークモデルを構築しました。研究者らは、モデル内の特定のニューロンが「損傷」または「喪失」すると、モデルの記憶能力が著しく低下することを発見した。これはアルツハイマー病患者の記憶喪失の症状と非常によく似ている。これらのモデルにより、科学者は病気のメカニズムをより深く理解できるだけでなく、潜在的な治療法をテストすることもできます。

さらに、脳のような研究は、神経変性疾患の早期診断と疾患モニタリングのための新しいツールも提供します。患者の神経画像と行動データを分析することで、科学者は病気の特徴を認識できる機械学習モデルを訓練することができました。これらのモデルは、医師が病気をより正確に診断し、病気の進行を監視するのに役立ちます。

● 研究成果の臨床実践への応用

脳科学や脳類似研究で得られた神経変性疾患に関する研究成果は、徐々に臨床応用へと移行しつつあります。診断の面では、神経画像技術や機械学習技術に基づく診断方法が臨床現場に適用され始めています。これらの方法により、神経変性疾患の初期兆候をより正確に特定し、患者によりタイムリーな治療を提供できるようになります。

治療の面では、脳科学の研究によって明らかになった病気の発症機序が、新薬開発のターゲットとなります。例えば、科学者たちはアルツハイマー病におけるベータアミロイド沈着や神経炎症などの病理学的プロセスを阻害できる薬を開発しています。同時に、ニューラルネットワークモデルに基づく脳のような研究は、神経変性疾患のリハビリテーション治療に新たなアイデアも提供します。認知能力を訓練し、脳の可塑性を改善することで、患者の機能の一部を回復させることは可能です。

診断と治療に加えて、脳科学と脳類似の研究も神経変性疾患の予防に重要な役割を果たします。病気のメカニズムと危険因子をより深く理解することで、科学者はより効果的な予防戦略を開発することができます。例えば、生活習慣を改善し、心血管疾患のリスクを減らすことで、神経変性疾患の発症率を減らすことができます。

● 課題と展望

脳科学や脳に似た研究は神経変性疾患において大きな進歩を遂げてきましたが、依然として多くの課題や未知の領域に直面しています。まず、神経変性疾患の発症機序は非常に複雑で、複数の遺伝子、タンパク質、環境要因の相互作用が関与しています。したがって、これらの疾患の発症機序を完全に理解するには、さらなる研究努力が必要です。

第二に、臨床応用の点では、いくつかの新しい診断方法や治療戦略は可能性を示していますが、その有効性と安全性を確認するには依然として厳格な臨床試験を受ける必要があります。さらに、神経変性疾患は多様性と個人差が大きいため、さまざまな患者に合わせた個別化された治療戦略も将来の研究の重要な方向性となります。

最後に、技術の継続的な進歩とデータの継続的な蓄積により、脳科学と脳に似た研究は、神経変性疾患の予測、早期診断、精密治療、リハビリテーションケアにおいてより大きな役割を果たすことが期待されています。同時に、これらの研究は脳の働きのメカニズムに関するより貴重な知識も提供し、神経科学や人工知能などの分野の継続的な発展を促進するでしょう。

● 結論

神経変性疾患における脳科学と脳に似た研究の探究と応用は、私たちに新たな希望と課題をもたらしました。脳の働きに関する洞察を得て、脳を模倣するインテリジェントシステムを開発することで、これらの疾患の性質をより深く理解し、患者に対してより効果的な診断と治療を提供したいと考えています。しかし、このプロセスには依然として未知の部分や課題が多く残っており、科学者のたゆまぬ努力と探究が必要です。今後、「中国脳プロジェクト」が神経変性疾患の患者にさらなる利益をもたらすことを期待しましょう。

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：劉英、上海交通大学医学部松江病院主治医

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：2023年上海市松江区科学普及プロジェクト（2023SJKPZ016）