研究者たちは、自閉症スペクトラム障害（ASD）と関連する遺伝子が脳のニューロンにどのように影響し、特に音の感受性が高まることにつながるかを解明するための先駆的な研究を開始しています。この研究は、ASDに寄与する多様な遺伝経路に基づく共通の神経回路メカニズムを特定することを目的としており、特に個々の生活に大きな影響を与える聴覚過敏症に焦点を当てています。
研究チームは、パルバルブミン陽性（PV +）インターニューロンの役割を探求し、オプトジェネティクスやin-vivo電気生理学などの革新的な手法を用いて、ラットモデルでPV +インターニューロンを操作することで、ASDにおける感覚過敏症の新しい治療法や診断ツールの道を切り拓くことを期待しています。
主な事実
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ASDにおける共有された神経メカニズムの探索：この研究では、さまざまなASD関連の遺伝子がどのようにして類似した方法でニューロンに影響を与えるかを調査し、特に音の感受性に関連しています。
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聴覚過敏症への焦点：研究者たちは聴覚系に焦点を当てることで、ASDの個体が圧倒的な音環境に直面する際の課題を理解し、対処することを目指しています。
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潜在的な治療法のための革新的なアプローチ：オプトジェネティクスと電気生理学を使用して、プロジェクトはPV +インターニューロンを操作し、感覚過敏症の治療法（例：ミノサイクリン）の開発を最終目標としています。
出典: ベックマン・インスティテュート
国立衛生研究所からの200万ドルのR01助成金の支援を受けて、ベックマン先進科学技術研究所のアウアーバッハ研究室は、自閉症スペクトラム障害と関連する異なる遺伝子が私たちの脳のニューロンに同様に影響を与え、音に対する感受性が高まる結果となるかを調査します。
自閉症スペクトラム障害は遺伝的に複雑であり、その発展には何百もの遺伝子が関与しています。その結果、一部の人は、自閉症は類似の症状を持つ無関係な障害の集合体であると結論づけるかもしれません。
ただし、目的地に近づくにつれて道路が交差するように、ある脳の機能の段階では、ボトルネックが存在する可能性があります。異なる遺伝子が脳内で同じ影響をもたらし、最終的には似たような症状につながるポイントがあると考えられています。
イリノイ大学アーバナ・シャンペーン校の分子および統合生理学の助教授である主任研究者Benjamin Auerbachは、「これは非常に多くの臨床症状、フェノタイプの大きな星座がある一方で、ものすごく多くの遺伝子が相互作用しているという状況があります。」と述べています。
「問題は、どのようにして点Aから点Bに到達するかです。特に、可能な経路がどれだけあるかです。」
Auerbachは以前の研究で、ASDに関連する最も一般的な2つの遺伝的変異が、似たような症状をもたらすにもかかわらず、細胞レベルで逆の効果を持っていることを発見しました。助成金で賄われるプロジェクトでは、これらの類似点が神経回路のレベルで共有されたメカニズムに起因する可能性を探ることになります。
Auerbachと彼のチームは、ASDで感覚過敏症が一般的であり、個々の生活に強く影響を与える可能性があるため、聴覚系に焦点を当てます。
聴覚過敏症を経験する人は、音の情報を処理するのが難しいと感じます。これは、買い物モール、学校、公共交通機関などがしばしば混雑しており、騒々しく、過剰なノイズや他の感覚入力を遮断する必要がある環境で特に当てはまります。
聴覚過敏症は身体的に痛みを伴うとされ、集中力を損ない、環境や他の人とのやり取りが難しくなることがあります。
ニューロンのグループは、シナプスを介して信号をやり取りすることで互いに接続されます。シナプスには興奮性と抑制性のものがあり、興奮性のシナプスは信号を増幅し、抑制性のシナプスは信号を抑制します。
通常、ニューラル回路内で興奮性と抑制性のシナプスの数の間には正確なバランスが存在し、そのバランスが崩れると、過度な興奮性が生じ、聴覚回路の場合、音の情報が過剰に増幅される可能性があります。
このプロジェクトでは、ASDに関連する最も一般的な2つの変異が、この種のバランスの崩れを引き起こすかどうかを検証します。
このプロジェクトでは、共有される可能性がある抑制性インターニューロン、つまりパルバルブミン陽性（PV+）インターニューロンの異常調節に焦点を当てます。PV+インターニューロンは、興奮性ニューロンの感受性と活動を効果的に調節するものです。彼らの機能が適切に制御されていないと、他の人が通常の音量で感知する音に対してより敏感になる可能性があります。
研究者はラットモデルを使用して、脳が音の刺激にどのように反応し、これが異なるASD関連の遺伝子変異とともに変化するかを探ります。チームはこれらのラットモデルの聴覚ニューロンの群れから電気活動を記録するためにイン・ビボ電気生理学を使用します。この活動は、音を再生するなどの刺激に対する行動の変化と関連付けることができます。
さらに、グループはBeckman研究者であるハワード・グリットン（比較生物科学およびバイオエンジニアリングの助教授）と協力して、オプトジェネティクスを使用します。これは光で細胞活動を制御する方法です。
特定の脳領域のニューロンは、青い光が存在すると活性化されるように設計できます。たとえば、PV+ニューロンをターゲットにして活性化することで、これがラットの聴覚過敏症状を軽減するかどうかをテストできます。
PV+ニューロンを活性化することが聴覚過敏症を軽減することが示されれば、研究者はその情報を使用して治療法を開発することを期待しています。例えば、PV+インターニューロンを操作する薬であるミノサイクリンが感覚過敏症の治療法となり得る可能性を示すことを目指しています。
この研究の手法と結果はまた、感覚の問題の同定と診断にも役立つかもしれません。ラットの音に対する反応を測定するために使用される手法は、臨床試験で使用される、人間の感覚過敏症を定量的に測定するためのツールの基礎になる可能性があります。
さらに、この研究は感覚過敏症のバイオマーカー、つまりEEGを介して測定できる脳の信号を特定し、臨床的なスクリーニングツールとして使用することを目指しています。動物モデルを使用して感覚過負荷の治療法を同定した過去の多くの研究は、人間への適用がうまくいかなかったとされており、そのようなバイオマーカーを見つけることがこれに役立つかもしれません。
Auerbachは、「その一因は、動物と人間の間で非常に簡単な方法で変換できる行動および電気生理学的なバイオマーカーの不足です。感覚システムは、その橋を提供しようとする非常に良いツールになり得るポテンシャルがあります」と述べています。
この遺伝子および自閉症研究に関する情報の詳細については、以下の情報をご参照ください。
著者: Jenna Kurtzweil
出典: Beckman Institute（ベックマン研究所）
連絡先: Jenna Kurtzweil - Beckman Institute
画像: 画像のクレジットはNeuroscience Newsに帰属します。
リンク先はアメリカのNeuroscience Newsというサイトの記事になります。（原文：英語）