アルツハイマー病のコップ内モデルで新薬開発が加速するとの研究結果

10年前、研究者らはアルツハイマー病の研究に「アルツハイマー病培養皿モデル」と呼ばれる新しいモデルを導入しました。このモデルは、ゲルに懸濁した成熟脳細胞の培養物を用いて、わずか6週間で10～13年かけて人間の脳に起こる変化を再現します。しかし、このモデルは本当に患者に起こる変化を再現しているのでしょうか？新たな研究で、マサチューセッツ総合病院ブリガム・アンド・ベス・イスラエル・ディーコネス医療センター（BIDMC）の科学者らは、アルツハイマー病モデルが患者の脳の機能的および遺伝的変化をどの程度正確に反映しているかを客観的に評価するアルゴリズムを開発しました。ニューロン誌に掲載された結果は、重要な類似点を確認し、アルツハイマー病培養皿モデルが新薬の評価と開発を迅速化するために使用できることを証明しました。

モデルの有効性の確認

「私たちの目標は、アルツハイマー病患者の脳内で何が起こっているかを最も正確に反映する最良のモデルを見つけることです。この3Dモデルは10年前に開発しましたが、今ではそれが創薬を加速させる可能性を示唆するデータが得られています」と、マサチューセッツ総合病院神経科のド・ヤング・キム博士（本研究の共著者）は述べています。

アルツハイマー病と闘うために力を合わせる

この研究は、アルツハイマー病（AD）の治療法の改善を目指す神経科学とシステム科学の研究者による共同研究によって実現しました。AD研究における大きな課題は、マウスモデルの限界でした。マウスモデルでは、ヒトに見られるアミロイドプラークなどの疾患の特徴を再現できないからです。

「私たちは根本的な課題に直面しています。それは、人間の脳におけるアルツハイマー病の複雑さを真に捉えているパターンを理解することです」と、研究共著者であるBIDMCのウィンストン・ハイド博士は述べています。「個々の遺伝子から生物学的経路へと焦点を移すことで、私たちは創薬と試験へのアプローチを変革するシステムを構築しました。」

新しいアルゴリズムプラットフォーム

研究者らは、アルツハイマー病（AD）における機能変化を最もよく反映するモデルを特定し、医薬品開発のための重要な経路を特定するために、革新的なパスウェイ活性解析（IPAA）プラットフォームを開発した。本研究では、死亡したAD患者の脳サンプルと3D細胞モデルに共通する、調節異常を示す83の生物学的経路が特定された。

概念実証として研究された経路の一つは、p38 MAPK（マイトジェン活性化プロテインキナーゼ）でした。研究者らは、これまでAD患者で試験されていなかったp38 MAPK阻害剤を用いることで、実験モデルにおいてADの病理学的変化を著しく軽減することに成功し、臨床試験への可能性を示しました。

医薬品開発の規模拡大と加速

Alzheimer's in a DishモデルとIPAAアルゴリズムを組み合わせることで、研究者は複数の薬剤を同時に試験することが可能になりました。既に数百種類の承認薬と天然化合物が試験されており、臨床試験への道が開かれています。

「私たちは現在、新薬を迅速にテストできるだけでなく、どの薬が最も効果的かを予測できるシステムを持っています」と、マッケンス脳健康センター所長のルドルフ・タンジ博士は語った。

研究の未来

これらの進歩により、アルツハイマー病に有効な薬剤の開発と患者への導入の迅速化がさらに加速します。高度なモデリング技術とアルゴリズム分析を組み合わせた新たなアプローチは、この複雑な疾患との闘いを大きく前進させることが期待されます。

この研究はニューロン誌に掲載された。