ソークの研究者が統合失調症やその他の神経学的症状を研究するための新しいモデルを開発

2013 年 8 月 29 日

ソークの研究者が統合失調症やその他の神経学的症状を研究するための新しいモデルを開発

モデルは製薬研究に広く応用できるはずです

2013 年 8 月 29 日

カリフォルニア州ラホーヤ—統合失調症は最も深刻な神経疾患の 30 つであり、完全に回復した患者はわずか XNUMX% です。 現在の薬はほとんどの精神病症状を制御できますが、その副作用により個人に深刻な障害が残る可能性があり、この疾患は先進国における障害の原因のトップ XNUMX にランクされています。

さて、今週号では、 米国科学アカデミー紀要, トーマス・オルブライト ソーク生物学研究所のRicardo Gil-da-Costa氏は、統合失調症の細胞研究とヒトの研究の間の架け橋を完成させるモデルシステムについて説明しており、この進歩は統合失調症やその他の神経障害の治療法の開発を加速するのに役立つはずである。

「統合失調症の恐ろしさの一部は、脳が感覚情報を適切に統合できないことです。そのため、世界は無関係な入力の羅列で方向感覚を失ってしまいます」と、ビジョンリサーチのコンラッド・T・プレビーズ委員長のオルブライト氏は言う。 「私たちは感覚統合を行う能力をテストするモデルを作成しました。これは製薬研究に非常に役立つはずです。」

現在、世界人口の 1.1 パーセント以上が統合失調症を患っており、米国だけでも推定 2002 万人が統合失調症を患っています。 経済的コストは高くなります。63 年、アメリカ人は障害の治療と管理に約 XNUMX 億ドルを費やしました。 精神的なコストはさらに高くなります。統合失調症患者の XNUMX パーセントは、病気との闘いの負担によって自殺に追い込まれています。

当初は、神経伝達物質ドーパミンの過剰量が精神病症状を引き起こすと考えられており、実際、現在の抗精神病薬はドーパミンが脳細胞に入るのをブロックすることで作用します。 しかし、これらの薬のほぼすべてには重度の認知副作用があるため、研究者らは他のメカニズムも関与しているに違いないと推測している。

統合失調症を理解するための大きな手がかりは、1956 年のフェンシクリジン (PCP) の開発によってもたらされました。これは、手術中に患者を安全に眠らせることを目的としていましたが、多くの患者が、幻覚や見当識障害など、統合失調症の人が経験するのと同様の症状で目覚めました。手足から「切り離された」と感じ、その結果、PCP は臨床目的から放棄されました。 XNUMX 年後、ケタミンと呼ばれる誘導体に置き換えられました。 患者を眠らせるのに十分な量のケタミンは効果的な麻酔薬です。 より低い用量では、一時的に PCP と同じ統合失調症のような効果が生じます。

この XNUMX つの薬剤は、N-メチル-D-アスパラギン酸受容体拮抗薬と呼ばれるクラスの一部です。 本質的に、それらは主要な興奮性神経伝達物質であるグルタミン酸が脳細胞に入るメカニズムを理解することによって機能します。 したがって、ドーパミン機能不全が精神病の症状の一部を説明していることは明らかですが、おそらくそれがすべてではありません。

「ドーパミンの脳内への到達範囲は限られていますが、グルタミン酸の機能障害は、統合失調症に関連する知覚障害で見られるような広範な影響を与えることが予想されます」とオルブライト氏は言う。 「それにもかかわらず、これらの疾患の主な神経伝達物質がグルタミン酸なのかドーパミンなのかについては、何年も議論されてきました。」

最終的な答えを得る前に立ちはだかったのは、研究者のキャッチ 22: 統合失調症や統合失調症などの認知障害を理解するために設計された多くの実験でした。 アルツハイマー 参加者の意識的な注意が必要ですが、これらの障害は注意を妨げます。

これを回避するために、科学者たちは脳波図 (EEG) に注目しました。脳波図は、頭皮キャップに配置された電極を通じて脳の電気信号を記録することで、被験者が刺激に意識的に注意を払っていない場合の変化を検出するために使用できます。 あるテストでは、一連のトーンが再生されますが、「奇妙な」トーンがシーケンスのパターンを壊します。 健康な脳であれば、参加者が雑誌を読むなど別の作業に集中している場合でも、違いを簡単に見つけることができます。

「このテストが機能するのは、脳が予測機械であるためです。脳は次に何が起こるかを予測するように作られています」とオルブライト氏は言う。 「健康な作業記憶があれば、あるパターンを認識し、何かがそれを破ったときに気づくことができるはずですが、一部の精神疾患に苦しむ患者にはその基本的な能力が欠けています。」

最新の研究で、オルブライト氏のチームは、ミスマッチ陰性度（MMN）と呼ばれる事象関連の脳電位とP3と​​いう3つの信号を通じて違いを検出した。 MMN は、意識レベル以下で、検出された奇妙なトーンに対する脳活動の差異を反映します。 PXNUMX は次の段階、つまり奇妙なトーンに対する被験者の注意の向きを取り上げます。

それでも、理解にはギャップが残りました。 科学者は、ドーパミンとグルタミン酸の役割について動物モデルで細胞の研究を行うことができ、また人間の脳波検査を行うこともできましたが、この XNUMX つの間の橋渡しは依然としてとらえどころがありませんでした。 このような橋は、細胞レベルから脳領域間の複数の相互作用に至るまで、健康な脳と障害のある脳がどのように機能するかを科学者が理解するのに役立ちます。 さらに、細胞レベルとシステムレベルを結び付けて治療手段を成功させる前臨床試験と臨床試験を可能にすることができます。

ジル・ダ・コスタは、ヒト以外の霊長類の脳から正確に記録する、人間の帽子と同じ比例密度の電極を持ち、信号の歪みを生じさせない初の非侵襲的頭皮脳波計を作成することで、ついに橋を渡った。不適切なフィットによるもの。 この設定により、人間で行われるのと同じプロトコルで MMN と P3 の正確な測定値を取得できるようになります。 その結果、研究室はドーパミンとグルタミン酸の役割の解明にこれまで以上に近づいてきました。

「げっ歯類は細胞レベルや分子レベルでのメカニズムを理解するのに不可欠ですが、より高い認知レベルでは、ある種の大まかな類推がせいぜいでした。 これで、ようやく XNUMX 対 XNUMX の対応ができるようになりました」とジル・ダ・コスタ氏は言います。 「感覚統合に関しては、このモデルによる我々の発見はグルタミン酸仮説を裏付けています。」

製薬会社は、より正確な検査の可能性と MMN/P3 アッセイの普遍性のため、このモデルに興味を持っています。 「これらの脳メーカーは、数十の神経疾患や脳外傷にわたって同じであるため、統合失調症だけでなく、パーキンソン病、アルツハイマー病、双極性障害、外傷性脳損傷などの治療法をテストすることができます。」ジル・ダ・コスタは言う。 「これが神経治療の新時代の始まりに役立つことを願っています。」

この研究に参加した他の研究者は、ソーク生物学研究所のジーン・R・ストーナー氏とレイナード・ファン氏だった。

この作品は 国立眼科研究所、ソーク研究所イノベーション助成プログラム、およびカタリナ財団賞を受賞しました。

ソーク生物学研究所について：
ソーク生物学研究所は世界有数の基礎研究機関の XNUMX つであり、国際的に有名な教員がユニークで協力的かつ創造的な環境で生命科学の基礎的な疑問を研究しています。 ソークの科学者は、発見と次世代の研究者の指導の両方に重点を置き、神経科学、遺伝学、細胞生物学、植物生物学、および関連分野を研究することで、がん、老化、アルツハイマー病、糖尿病、感染症の理解に画期的な貢献をしています。

教員の功績は、ノーベル賞や全米科学アカデミーの会員など、数多くの栄誉によって認められています。 ポリオワクチンの先駆者であるジョナス・ソーク医学博士によって 1960 年に設立されたこの研究所は、独立した非営利団体であり、建築上のランドマークでもあります。