ホムンクルスかな。人工培養したミニ脳を約1年で乳児の脳に成長させることに成功

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　iPS細胞などから試験管内で人工培養して作られる「オルガノイド」というミニチュア臓器がある。ほんの数ミリメートルしかない細胞の集合体だが、拡大してみると本物の内蔵そっくりの3次元構造を持っている。

　「人間の脳のオルガノイドを作る」ことも可能で、空恐ろしいことに脳波すら検出されるほど本物に近いのだが、実際にこれをどこまで研究に利用できるのかはっきりしない部分があった。なぜなら、胎児の脳が中後期に示す発達まできちんと再現されるのかよく分からなかったからだ。

　しかし最新の研究によれば、十分な時間をかけることで、オルガノイドのミニ脳は人間の胎児と同じような発達をし、乳児の脳にまで成長することが明らかになったという。

約1年以内にミニ脳は新生児の脳に発達

　米カリフォルニア大学ロサンゼルス校やスタンフォード大学などのグループは、iPS細胞を栄養たっぷりの溶液に浸して、ヒト脳のオルガノイド（ミニ脳）を作成し20カ月（600日）の培養を行い、その成長の過程を見守った。

　定期的に細胞のRNAを解析して、タンパク質を作る遺伝子がどのくらい発現しているのか確かめ、これを普通の人間の脳の発達と比較してみる。

　すると作成から250日から300日でオルガノイドの遺伝子発現に変化が起こり、生まれた直後の乳児んの脳細胞にますます似てくることが分かったという。

　また「DNAメチル化」のパターンも、成熟した人間の脳細胞にますます似てくるとのことだ。DNAメチル化とは、DNAに含まれる塩基にメチル基が付加される化学反応で、遺伝子発現や細胞サイクルの制御など、さまざまなプロセスに関係しているとされる。

　胎児が出産間近になると脳細胞で作り出されるタンパク質変異体が変化し、学習や記憶を司るタンパク質である脳細胞受容体「NMDA」が増加するのだが、ミニ脳にも同じような変化が確認されたという。

　これは、ミニ脳が人間の赤ちゃんと同じように、出産後に備えて神経伝達回路を準備していることを意味する。

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脳の病気や発達の研究モデルに

　このように本物の胎児の脳と同じような発達をたどるオルガノイドだが、まったく同じというわけではない。

　例えばその電気活動は成熟した脳と違うし、血管や免疫細胞、感覚の入力といった重要な要素が欠けている。それでも、完全に不自然な状態で培養されても普通に成長してくれる細胞には驚かされる。

　今回、研究グループは、自閉症、統合失調症、てんかん、アルツハイマー病など、脳の病気に関連した遺伝子発現も調査している。その結果、歩調を合わせるように活動が上下し、同時にピークを迎える遺伝子グループが特定された。

　こうした病気の解明するためのモデルとして、どの成長段階にあるオルガノイドがふさわしいのか、研究グループは今それを見極めようとしているところであるそうだ。

　この研究は『Nature Neuroscience』（2月22日付）に掲載された。

References:neurosciencenews / sciencemag/ written by hiroching / edited by parumo

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