脳疾患患者が病気の経過を確認するために繰り返し受けなければならなかったMRI検査を簡単な血液検査で代替できる可能性が開かれました。
韓国のソウルアサン病院神経科のイ・ウンジェ教授と医生命研究所のキム・ジニ博士、延世大学生物工学科のシン・ヨン教授の共同研究チームは、血液中から特定の脳細胞由来の信号のみを選別し、脳疾患の活性度を追跡できる新しいバイオマーカー技術を開発したと発表しました。研究結果はナノ科学技術分野の国際学術誌〈ナノトゥデイ(Nano Today)〉に最近掲載されました。
ほとんどの脳疾患は時間が経つにつれて悪化し、損傷した神経細胞は容易に回復しないため、早期診断と病気の再発に対する持続的なモニタリングが重要です。しかし、脳は組織検査が難しく、MRIなどの画像検査だけでは病気の微細な変化を精密に追跡することに限界があります。また、MRI検査は高価で、患者が長時間同じ姿勢でじっとしている必要があるため、患者の負担が大きかったです。
そこで研究チームは、血液中から特定の脳細胞由来の信号のみを選択的に分離・分析できる新しいナノ技術を開発し、これを通じて病気の活性度を反映する分子変化を確認することに成功しました。
研究チームが注目したのは「細胞外小胞(extracellular vesicle)」です。細胞外小胞とは、細胞が外部に分泌する非常に小さな袋で、タンパク質やマイクロRNAなど細胞内部の生体情報を含んでいます。しかし、血液には全身の数多くの細胞から出た細胞外小胞が混ざっているため、特定の細胞から由来した細胞外小胞のみを選択的に分離することには困難がありました。
これを解決するために研究チームは、特定のタンパク質の構造を模倣して標的分子を精密に認識するペプチド刻印ナノ複合体を開発しました。この技術は星状膠細胞の表面タンパク質を認識するように設計されており、血液中の数多くの細胞外小胞の中から星状膠細胞由来の細胞外小胞のみを選択的に分離することができます。分離プロセスは40分以内に完了します。
研究チームはこの技術を「視神経脊髄炎スペクトラム障害(NMOSD)」患者に適用して臨床検証を行いました。視神経脊髄炎スペクトラム障害は免疫系が星状膠細胞を繰り返し攻撃する自己免疫疾患で、急性再発が繰り返されることで視力低下や麻痺などの神経学的障害が蓄積されます。そのため、再発の有無を迅速かつ正確に把握することが治療に非常に重要です。
研究チームはソウルアサン病院バイオバンクに保管されている血清サンプル147件を二段階に分けて分析しました。1次分析では急性再発患者39名、安定期患者49名、健康な対照群20名の血清を比較しました。
続いて他の脳神経系疾患も鑑別可能か確認するため、2024年から2025年の間に来院した多発性硬化症、パーキンソン病患者39件でも検証分析を行いました。
分析の結果、星状膠細胞の損傷の指標である「神経膠線維酸性タンパク質(GFAP)」の値は再発患者で安定期患者よりも高く示されました。一方、視神経脊髄炎スペクトラム障害の核心診断指標である「水チャネルタンパク質4(AQP4)免疫グロブリンG」の値は再発患者で低下する傾向を示しました。この値は患者の年齢や神経学的障害の程度に関係なく再発状態を反映しました。
多発性硬化症、パーキンソン病患者と比較した場合でも、視神経脊髄炎スペクトラム障害は他の分子パターンを示し、疾患間の鑑別可能性も確認されました。細胞外小胞に含まれるマイクロRNAでも再発期に特徴的に変化する分子信号が観察されました。
イ・ウンジェソウルアサン病院神経科教授は「今回の研究は反復的な画像検査なしでも脳の変化をモニタリングできる可能性を示し、今後の治療反応予測や個別化治療戦略の策定に活用できることが期待されます」と述べました。
シン・ヨン延世大学生物工学科教授は「臨床患者の血清を通じて技術の有効性を検証した点で意義が大きく、さまざまな脳疾患に拡張可能な基盤技術になることが期待されます」と述べました。
