南カリフォルニア大学ケック医科大学の研究者らは、テキサス州ヒューストンのベイラー医科大学と共同で、革新的な画像化ツールを使用してマウスの内耳を調べ、聴覚障害の治療に役立つ可能性のある発見をした。
ザラ・エイブラムス 2025年2月25日
写真/iStock
神経科学ジャーナルに掲載されたばかりの研究によると、脳は内耳の蝸牛と呼ばれる構造に信号を送ることで、耳の音に対する感度を調整し、難聴を補う役割を果たしている可能性がある。この発見は、日常の音が不快なほど大きく感じられる聴覚過敏や、外部からの音源がないのに耳の中でキーン、ブーン、またはその他の音が聞こえる耳鳴りなど、治療が難しい聴覚障害の治療法開発に役立つ可能性がある。
この発見は新たな画像化ツールによってもたらされたもので、科学者らはこれによって初めて覚醒した動物の蝸牛の画像を収集することができた。
蝸牛は感覚毛細胞を使って空気中の音波を感知し、それを脳が処理できる電気信号に変換します。ほとんどの蝸牛神経は蝸牛から脳に情報を伝達しますが、約 5% は反対方向、つまり脳から蝸牛に信号を送ります。これらの神経線維の正確な役割は謎のままです。研究者は人間や動物が起きているときの蝸牛の活動を測定するのに苦労してきたからです。
これを変えるために、南カリフォルニア大学ケック医科大学の研究者らは、テキサス州ヒューストンのベイラー医科大学と共同で、眼科で緑内障や黄斑変性症などの網膜をスキャンするために広く使用されている光干渉断層撮影法（OCT）と呼ばれる画像化技術を応用して、内耳の活動を観察する新しい方法を開発した。OCTは光波を使用して組織をスキャンし、3D画像を作成する。これは超音波が音波から画像を作成する方法に似ている。この方法を使用して、研究者らは活動中の蝸牛のリアルタイム画像を撮影した。
「OCT により、外耳道から鼓膜と骨を通り蝸牛までを観察でき、非侵襲的かつ痛みもなく蝸牛の働きを測定できます」とケック医科大学の耳鼻咽喉科・頭頸部外科教授兼学部長であり、レオン・J・タイバーおよびデビッド・S・アルパート医学教授でもあるジョン・オガライ医学博士は述べています。「この技術の素晴らしい点は、脳が蝸牛をリアルタイムで制御している様子を研究できることです。」
このツールを使用することで、オガライ氏と彼のチーム（共同リーダーであるオガライ研究室の研究員パトリシア・キニョネス博士、ケック医科大学の耳鼻咽喉科・頭頸部外科教授ブライアン・E・アップルゲート博士、ベイラー医科大学の助教授マシュー・J・マクギンリー博士を含む）は、健康なマウスでは蝸牛の活動が短期的には変化しないことを発見した。しかし、遺伝性の難聴を持つマウスでは蝸牛の機能が上昇し、長期的な難聴への反応として脳が蝸牛の感度を高めていることが示された。
蝸牛機能の測定
脳から蝸牛に信号を送る神経（「遠心性」線維として知られる）に関する有力な説は、私たちの瞳孔の働きと同じように、蝸牛の音に対する反応を短期的に制御するというものである。明るい光は瞳孔を収縮させ、ストレスは瞳孔を拡張させる。蝸牛も同じように働いているのだろうか？
蝸牛が短期的な刺激に反応するかどうかを調べるため、研究者らはOCTを使用してマウスの蝸牛の活動を測定した。同時に、瞳孔の大きさの変化を測定することでマウスの脳の状態の変化を追跡した。脳の状態が変化しても蝸牛の活動は同じままであり、これは内耳が短期的に聴覚を調整していないことを示唆している。
次に研究者らは、マウスの遺伝子を改変して、内耳から脳に情報を伝達する神経（「求心性」線維）を無効にし、難聴を引き起こした。OCTを使用して、蝸牛がそれを補うために過剰に働いていることを発見した。
「人間は年をとって有毛細胞が死滅すると、聴力を失い始めます。今回の発見は、脳が残存する有毛細胞に信号を送り、基本的に音量を上げるように指示できることを示唆しています」と、南カリフォルニア大学ビタビ工学部の生物医学工学教授でもあるオガライ氏は語った。
次のステップは、遠心性線維をブロックする薬剤を試験する臨床試験であり、これにより聴覚過敏の患者の音量が下がり、耳鳴りの解消にも役立つ可能性がある。
診断の改善
OCT は聴覚障害の診断と治療の改善にも期待されています。現在、オガライ氏のチームは OCT を覚醒マウスの蝸牛画像化に応用し、NIH が資金提供する新しい研究で患者向けのツールのバージョンをテストしています。
この技術により、最終的には医療従事者が聴力検査の結果だけでなく生理学に基づいて聴覚障害を診断し、個人のニーズに合わせた治療を行うことができるようになる。
「これは、患者の耳を調べ、何が問題なのかを突き止め、治療できるツールへの第一歩だ」とオガライ氏は語った。
この研究について
オガライ氏に加え、本研究の他の著者は、南カリフォルニア大学ケック医科大学カルーソ耳鼻咽喉科・頭頸部外科のパトリシア・M・キニョネス氏、ミシェル・ペイ氏、アリアドナ・コボ・クアン氏、マルセラ・A・モラン氏、ボン・ジク・キム氏、クレイトン・B・ウォーカー氏、マイケル・J・セラフィーノ氏、フランク・マシアス・エスクリバ氏、ジュエメイ・ワン氏、ジェームズ・B・デューイ氏、ブライアン・E・アップルゲート氏、およびテキサス州ヒューストンのベイラー医科大学神経科学部およびテキサス州ヒューストンのテキサス小児病院ダンカン神経学研究所のヘマント・スリヴァスタヴァ氏とマシュー・J・マクギンリー氏である。
この研究は、国立聴覚・コミュニケーション障害研究所 [R01 DC014450、R01 DC013774、R01 DC017741、R25 DC019700、R21 DC019209、R01 DC017797]、国立生物医学画像・生物工学研究所 [R01 EB027113]、およびケック医学大学院学部長研究奨学生プログラムの支援を受けて実施されました。
開示: John Oghalai と Brian Applegate は、内耳画像技術を臨床目的に応用することを目標とする AO Technologies の創設者です。
リンク先はKeck School of Medicine of USCというサイトの記事になります。（原文：英語）