人工培養脳を「乳児の脳」まで生育することに成功

（画像＝『ナゾロジー』より引用）

脳培養技術のブレイクスルーが起きました。

2月22日に『Nature Neuroscience』に掲載された論文によれば、人工培養した脳を乳児段階にまで生育させることに成功したとのこと。

人工培養した脳は順調に培養を続けていても、胎児期の後期（10カ月）に差し掛かると、ピタリと成長が停止してしまうことが知られています。

研究者たちはいったいどうやって今まで到達できなかった「乳児の脳」に到達したのでしょうか？

培養脳を長期育成した結果、ひっそりと乳児期に移行していたと判明

（画像＝脳オルガノイドはiPS細胞を変化させることで作り出す / Credit:nature、『ナゾロジー』より引用）

近年の急速な生物工学の進歩により、ヒトの脳を人工的に培養することが可能になってきました。

人工培養された脳は、一般に「脳オルガノイド」と呼ばれ、ブラックボックスとされてきた脳機能の解明において貴重な実験材料となっています。

しかし脳オルガノイドには奇妙な限界が知られていました。

どんなに順調に培養を続けていても、胎児期の後期（10カ月）に差し掛かると、ピタリと成長が停止して、変化がみられなくなってしまうのです。

しかし今回、カリフォルニア大学の研究者たちが、標準を大きく上回る20カ月（600日）の培養を行った結果、驚きの変化が生じました。

長期培養された脳オルガノイドでは、活性化している遺伝子が大きく変化し、産後約300日目の乳児の脳と、同じようなパターンに変化していたのです。

特に興味深かったのは、神経伝達の鍵となるNMDAと呼ばれる脳細胞受容体の出現でした。

NMDA受容体は学習や記憶などに必須なタンパク質であり、このタンパク質が出現したということは、乳児段階に達した脳オルガノイドが、架空の「誕生後」におこなう学習に向けて、神経伝達回路を準備していることを示します。

以上の結果は、発達が止まったと思われていた脳オルガノイドも、ヒトの赤ちゃんの脳と同じペースで成長を続けていたことを示します。

そして誰にも祝われることなく、胎児期を抜け出し、乳児期に移行していたのです。

（画像＝誕生後の脳オルガノイドを使えば誕生後の病気である認知症の解明が進む / Credit:Nature Neuroscience、『ナゾロジー』より引用）

今回の研究により、長期培養された脳オルガノイドが、乳児の脳の代用品として使える可能性が示されました。

乳児の段階に達した脳は胎児の脳に比べて被検体として優秀であり、創薬などの分野で、より本物の人間に近い実験素材として用いることが可能です。

特に認知症などの、誕生後にしかみられない症状の正確な把握が進むと考えられます。

研究者たちは今後、培養元となるiPS細胞に神経疾患にかかわる変異遺伝子を組み込んで、病気の乳児の脳を再現し、病理のメカニズムを解明していくとのことです。

参考文献

‘Mini Brain’ Organoids Grown in Lab Mature Much Like Infant Brains

Brain cell clusters, grown in lab for more than a year, mirror changes in a newborn’s brain

元論文

Long-term maturation of human cortical organoids matches key early postnatal transitions