新型の脳モデル・センサー・イメージングツールが医薬品開発を加速
3D脳組織モデル、レーザーイメージング、オルガノイドセンサーの新技術が、アルツハイマー病やその他の神経疾患の創薬開発を加速することを目指す。LMUのモデルはアルツハイマー病の凝集体を再現し、MITのレーザーは血液脳関門を記録的な速度で画像化し、UNCのセンサーはオルガノイドを損傷させずに神経活動を記録する。
3つの独立した研究チームが、脳疾患の研究と治療薬開発の加速を目指す新技術を発表した。その成果には、アルツハイマー病の病態を再現する3Dヒト脳組織モデル、前例のない速度で血液脳関門を可視化するレーザーイメージング法、そして小型脳オルガノイドから神経活動を捉える柔軟なセンサーが含まれる。
Nature Neuroscienceに掲載された研究で、LMU大学病院の神経科学者らは、再現可能な三次元ヒト脳組織モデルを開発した。このシステムは、神経細胞、アストロサイト、ミクログリア細胞に分化させたヒト幹細胞を用いており、1週間以内に自己組織化してスフェロイドを形成する。このモデルはアルツハイマー病に関連する遺伝子とタンパク質を活発に発現しており、研究者らはアミロイド凝集体の形成を誘導し、新規薬剤でそれを溶解することに成功した。チームは、このシステムが創薬開発の加速に役立つ可能性があると述べており、大規模な薬剤試験に向けて、疾患モデル組織を数百〜数千単位で製造するためのロボット自動化にも取り組んでいる。
一方、MITの研究者らはNature Methodsで、カオス的なレーザー光が特定の条件下で自発的に高集束の「ペンシルビーム」を形成すると報告している。このビームにより、現在のゴールドスタンダードな手法と同等の画質を維持しつつ、約25倍の速度でヒト血液脳関門の3Dイメージングが可能になった。また、この手法は個々の細胞が薬剤を吸収する様子をリアルタイムで観察することも可能にする。複雑な光学設計を必要とせず、完全に整列したレーザー入射と高出力のみを必要とする。この進歩は、アルツハイマー病やALSなどの治療薬が実際に脳内の標的に到達するかどうかの評価に役立つ可能性がある。
ノースカロライナ大学チャペルヒル校のチームは、脳オルガノイドを取り囲む3Dセンサーを開発した。平板な2D電極アレイとは異なり、このセンサーはオルガノイドを損傷させたり化学接着剤を必要としたりせずに、全方向から神経信号を捉える。これにより繰り返し使用が可能となり、準備時間を7日間から10〜20分に短縮できる。特許を出願済みの研究者らは、このセンサーをより迅速な薬剤スクリーニングや個別化医療のための商業製品になると見込んでおり、光遺伝学やマイクロ流体による薬剤投与との統合も視野に入れている。