ギャップを埋める：種間脳地図が重要な理由
ほとんどの神経科学研究はマウスに依存しているが、マウスの脳から得られた知見はヒトにはしばしば適用できない。この断絶は、神経疾患や精神疾患の治療法開発における大きな障壁となっている。このギャップを埋めるため、科学者たちはヒトとより多くの脳の類似点を共有する霊長類であるマーモセットに注目してきた。しかし、種を超えて脳を比較することは、根本的な問題によって妨げられてきた。それは、異なる脳アトラスが脳を一貫性のない方法で領域に分割しており、ある脳のどの部分が別の脳のどの領域に対応するかを知ることが難しいという問題である。
今、コールドスプリングハーバー研究所のパルタ・ミトラ教授が率いるチームが、マウスとマーモセットの脳領域を体系的に結びつける初の種間脳地図を作成した。『Communications Biology』に掲載されたこの研究は、げっ歯類から霊長類への神経科学の知見を橋渡しするための重要なツールを提供し、医学研究を加速させる可能性がある。
脳マッピングの鶏と卵の問題
種を超えたゲノムの比較は比較的簡単である。DNA配列は文字ごとに整列する。しかし、脳回路ははるかに複雑で、同じ種内でも異なる。異なる研究チームが独自の脳アトラスを構築し、それぞれがマウスの脳を異なる方法で分割している。この標準化の欠如は、鶏と卵の問題を生み出す。脳を比較するには、どの領域が一致するかを知る必要があるが、アトラスはその境界線自体について意見が分かれている。
ミトラのチームは、専門家が小さな構造を大きな構造にまとめる方法についてしばしば議論することを指摘している。例えば、いくつかのアトラスは、いくつかの脳領域を扁桃体と呼ばれる単一の皮質下構造にグループ化するが、他のアトラスはこの上位構造を認識せず、代わりにそれらの領域を大脳皮質に割り当てる。このような不一致により、研究や種を超えたデータの比較はほぼ不可能になっている。
葉レベルアプローチ
これらの不一致にもかかわらず、研究者たちは予期せぬ共通点を発見した。ほとんどのアトラスは、脳の最小の識別可能な塊、いわゆる「葉レベル領域」について一致している。これらは最も細かい区分であり、地図上の個々の都市に似ている。ミトラのチームは、まずマウスとマーモセットの葉レベル領域を対応させ、そこから全体像を構築することで、このコンセンサスを活用した。
「州と都市を考えてみてください」とミトラは説明する。「州の境界は変わるかもしれませんが、最低レベルでは、人々は都市について同意する傾向があります。ニューヨーク市は、あるアトラスではニューヨークと呼ばれ、別のアトラスではニューアムステルダムと呼ばれるかもしれませんが、誰もが少なくともそこに都市が存在することには同意します。」
これらの葉レベル領域に焦点を当てることで、チームは高次のグループ化の不一致を超越した信頼性の高い対応マップを作成した。
医学研究への影響
この種間マップは、橋渡し神経科学にとって重要な前進である。マーモセットは、マウスよりもヒトと多くの遺伝的・解剖学的類似点を共有しているため、ヒトの脳障害のモデルとしてますます使用されている。しかし、マーモセットとマウスの脳を体系的に比較する方法がなければ、マウス研究の膨大な知見を霊長類モデルに適用することは困難であった。
この新しいマップにより、研究者はマウス研究の知見を特定のマーモセット脳領域に整列させることができ、より精密な比較と、治療法がヒトでどのように機能するかについてのより良い予測が可能になる。これは、アルツハイマー病、パーキンソン病、精神疾患などの状態の治療法開発を加速させる可能性がある。
「難しい問題」を克服する
ミトラは、この種の研究は困難であり、注目度の高い発見の華やかさに欠けるため、しばしば見過ごされることを認めている。「これは、誰も取り組みたくない種類の問題です。なぜなら難しいからです」と彼は言う。しかし、この基礎研究は神経科学の整合性にとって不可欠である。
チームのアプローチは、他の種にわたって同様のマップを作成するためのテンプレートも提供し、脳の進化と機能のより統一された理解につながる可能性がある。
今後の方向性
現在のマップはマウスとマーモセットに焦点を当てているが、この方法論はラット、ゼブラフィッシュ、さらにはマカクなどの非ヒト霊長類を含む他のモデル生物にも拡張できる可能性がある。標準化された葉レベル定義を持つ脳アトラスがさらに開発されるにつれて、種間比較はより堅牢になるだろう。
長期的には、この研究は、どの脳回路が種を超えて保存され、どの回路が霊長類に固有であるかを研究者が特定するのに役立ち、ヒトの認知と病気の神経基盤に光を当てる可能性がある。
結論
脳マッピングの鶏と卵の問題を解決することで、ミトラと彼の同僚は神経科学に強力なツールを提供した。この種間マップは、医学研究における動物モデルの妥当性を強化するだけでなく、基礎科学の臨床応用へのより効果的な橋渡しへの道を開くものである。分野が前進するにつれて、このような基礎的リソースは、脳障害を理解し治療するための探求において非常に貴重なものとなるだろう。
この記事はMedical Xpressの報道に基づいています。元の記事を読む。
Originally published on medicalxpress.com