切り取られた「脳を再生」するウーパールーパーの秘密を解明!
切り取られた「脳を再生」するウーパールーパーの秘密を解明! / Credit:Canva . ナゾロジー編集部
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Axolotls Can Regenerate Their Brains https://neurosciencenews.com/axolotls-brain-regeneration-21355/
Single-cell analyses of axolotl telencephalon organization, neurogenesis, and regeneration https://www.science.org/doi/10.1126/science.abp9262

2022.09.06 Tuesday

切り取られた「脳を再生」するウーパールーパーの秘密を解明!

ウーパールーパーには脳や脊髄、心臓など体の中核となる部分を再生する能力があることが知られています。

スイス連邦工科大学チューリッヒ校(ETHZ)で行われた新たな研究では、ウーパールーパーの脳再生の様子を調べたところ、切り取られた全ての脳細胞の型が復活し、神経も以前と同じように再接続されていることが判明しました。

再生した脳が以前と同じような神経接続が行われることで、再生した部分も元の機能を取り戻したと考えられます。

そのため研究者たちは、ウーパールーパーの脳再生能力と神経再接続能力を人間に応用できれば、事故や病気などによって失われた脳を再生と再接続が可能になると述べています。

脳などの中枢神経の再生は再生医療において最も困難な課題であると考えられていますが、もしかしたら意外な生物がヒントになるかもしれません。

研究内容の詳細は2022年9月2日に『Science』にて掲載されました。

ウーパールーパーの脳再生は3ステップで進行する

切り取られた「脳を再生」するウーパールーパーの秘密を解明!
切り取られた「脳を再生」するウーパールーパーの秘密を解明! / Credit:Canva

人間やマウスなどの哺乳類は、失った手足やなどを元通りに再生することはできません。

ところがウーパールーパー(アホロートル)の名前で知られる両生類たちには、手足や心臓を再生できるだけでなく、脳や脊髄のような中枢神経すら再生する能力があります。

しかしウーパールーパーの脳再生がどんな仕組みで行われているかを細胞レベル・遺伝子レベルで詳しく調べることは困難でした。

そこで今回、スイス連邦工科大学チューリッヒ校の研究者たちは複数の分析方法を駆使して、ウーパールーパーの終脳(人間の大脳に相当する部分)において、どのような細胞が再生され、内部でどのような遺伝子が活性化しているかを調査しました。

すると、ウーパールーパーの終脳にはカメやマウスの海馬(記憶を司る)や嗅覚皮質(匂いや感覚を司る)に存在するニューロンと類似する遺伝子活性を持つ脳細胞が存在することが判明します。

この結果は、両生類から哺乳類に至るまで、脳には種を超えた類似性が存在しており、哺乳類の新皮質が両生類の終脳に先祖となる細胞型を持っていることを示します。

どうやらウーパールーパーと哺乳類は種としては大きな違いがあるものの、脳には似たような細胞が存在しているようです。

再生は3段階にわかれる
再生は3段階にわかれる / Credit:KATHARINA LUST et al . Single-cell analyses of axolotl telencephalon organization, neurogenesis, and regeneration (2022) . Science

次に研究者たちは、ウーパールーパーの頭部を切開して終脳の一部を取り除き、損傷後1週間から12週間までさまざまな段階を調査し、再生過程においてどんな細胞が現れるかを調べていきました。

すると、脳の再生が3段階にわかれていることが判明します。

第1段階ではニューロンの元となる細胞(前駆細胞)の急激な増加が起こり、それらの細胞の一部が治癒過程のスイッチを活性化します。

第2段階では、増えた前駆細胞が中間となる神経芽細胞に分化し、第3段階では神経芽細胞は失われた脳と同じタイプのニューロンに変化していきます。

そして最終的には、切り取られた全ての細胞タイプが完全に復元されていることが確認できました。

また驚くべきことに、再生した脳領域と残った脳領域の神経が元と同じように再接続されていることも観察されました。

このような再配線は、再生された脳領域は単に穴埋めされただけでなく、元の機能を取り戻している可能性を示します。

しかしより興味深いのは、脳再生が行われているときだけ活性化する遺伝子の存在でした。

脳再生という気興味深い現象は、いったいどんな遺伝子によって駆動していたのでしょうか?

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