今年のノーベル生理医学賞は、光で特定の神経細胞をオン・オフする『光遺伝学(optogenetics)』に授与された。この技術は実験室の研究ツールとして始まり、現在では失明や脳疾患の治療可能性を広げる段階に入っている。
光遺伝学は、光に反応する微生物のタンパク質を特定の神経細胞に導入し、光を当てることでその細胞の活動を制御する技術である。緑藻から発見されたタンパク質『チャネルロドプシン』が出発点となった。従来の電気刺激は周囲の細胞にも影響を与えるが、光遺伝学はタンパク質を導入した細胞のみを選択的に制御する。
キム・ギヒョン教授（ソウル聖母病院眼科）は、「どの神経細胞を作動させたときに特定の行動が現れるのか、その活動を抑制すると行動が変わるのかを確認することで、神経回路と機能の因果関係を直接検証できるようになった」と述べ、「記憶や感情、報酬、運動といった複雑な脳機能を研究する方法に大きな変化をもたらした」と説明した。
疾患研究にも応用が広がっている。キム・ジュンギ教授（ソウルアサン病院融合医学科）は、「パーキンソン病、てんかん、睡眠障害など神経系疾患の発生機序を研究し、新たな治療標的や新薬候補を検証するのに活用されている」と述べ、「開発中の新薬が脳にどのような効果をもたらすのかの仮説を試すのにも使われる」と語った。どの細胞が症状を引き起こすのかを特定すれば、その細胞を狙った薬や治療法を設計できるという。
初期のタンパク質は組織の深部に届きにくい青い光にのみ反応したが、最近では赤い光に反応し感度も高めたタンパク質が登場し、治療研究が本格化した。患者治療に最も早く近づいた分野は『目』である。光が届きやすく、視細胞が死んでも残っている網膜神経細胞に光感知タンパク質を導入すれば、視覚信号を再生できる。
キム教授は、「網膜色素変性症患者の残存する網膜神経細胞に光感知能力を付与する治療研究が進められ、一部の視覚機能が回復したとの報告がある」と述べた。アメリカのナノスコープ・セラピューティクスの光遺伝子治療薬『モジェンリ』は、先月米国食品医薬品局（FDA）に承認申請が提出された。審査の目標時期は来年上半期である。ただし、脳疾患への適用はまだ臨床前段階であり、光を脳深部に届ける方法や長期的な安全性が課題として残っている。
制御対象は神経細胞の外にも広がっている。ヒョン・スジン教授（三星ソウル病院）の研究チームは、2023年の国際学術誌『フロンティアス・イン・セルラー・ニューロサイエンス』に掲載された総説で、神経細胞の補助細胞と考えられていた神経膠細胞を光で刺激した研究を整理した。整理された研究によると、光を受けた星状膠細胞は信号物質を放出し神経細胞間の信号伝達を変化させ、末梢神経のシュワン細胞は光刺激のみで神経を包む髄鞘を作った。多発性硬化症や神経損傷などの疾患に対して治療標的が広がる可能性がある。
ヒョン教授は、「光で神経細胞をオン・オフするツールが脳の動作原理を明らかにする標準的な方法となった」と述べ、「末期失明のように従来の治療法がなかった患者に機能回復の手がかりを与え始めたことが励みになる」と語った。続けて、「他の臓器への応用はまだ課題だが、今回の受賞で加速することが期待される」と述べた。
キム教授は、「今後は疾患に関連する神経回路をより精密に理解し、それを基に臨床に応用できる治療法を開発する研究が続くであろう」と展望した。
一方、今年のノーベル生理医学賞を共同受賞したカール・ダイサロス教授（アメリカ・スタンフォード大学）は、光遺伝学が自閉症やうつ病患者に希望をもたらす可能性があると強調した。ダイサロス教授は受賞者発表直後の5日（現地時間）に外信とのインタビューで、「私は医師科学者であり精神科医である」と述べ、「自閉症やうつ病を患う私の患者たちを思う。この研究がもたらす希望が重要である」と語った。
* この記事はAIによって翻訳されました。
