ミニ脳が自らの静脈を成長させている

最初のヒト脳球（別名：皮質スフェロイド、別名：神経オルガノイド）が誕生したのは、ほんの数年前のことでした。当初は、滑稽なほど粗雑なものでした。幹細胞を化学的に原始ニューロンへと強制的に変化させ、塩辛い甘塩の浴槽で塊状に混ぜただけのものでした。それでも、ジカウイルスによって引き起こされる小頭症など、最も深刻な脳疾患の研究に役立ちました。

そして、それらは成長し始めた。単純な球体は3D構造へと成熟し、他の種類の脳球と融合し、電気を発するようになった。本物の脳に近づくにつれて、動物モデルでは研究できない複雑な行動や神経疾患の研究に役立つようになった。そして今、これまでで最も人間らしい行動として、それらは出血し始めている。

神経オルガノイドはまだ成人の脳に全く似ておらず、発達段階としては妊娠後期の組織形成を推し進めている段階です。しかし、ベン・ワルドー博士は、脳球が脳卒中患者にとって完全回復への最善の道であると考えています。そして、自家培養の血液供給は、その遠い目標への大きな一歩です。血液供給は酸素と栄養素を運び、脳球はより大きく複雑な組織ネットワークを成長させます。将来、医師が機能不全のニューロンを補強するために活用できるかもしれません。

「これらのオルガノイドの目的は、いつの日か患者自身の細胞を使って、患者が失った脳構造を再生させることです」と、カリフォルニア大学デービス校医療センターの血管神経外科医であるワルドー氏は語る。「CTスキャンでは損傷がまだ残っているのが分かりますが、私たちにできることは何もありません。手術や理学療法を受けた後でも、多くの患者が麻痺、しびれ、筋力低下といった永続的な神経障害を抱えてしまうのです。」

先週、カリフォルニア大学デービス校のワルドー教授らの研究グループが、血管新生したヒト神経オルガノイドに関する初の研究結果を発表しました。研究チームは、患者の一人から通常の手術中に採取した脳膜細胞を用いて、まず幹細胞へと誘導し、さらにその一部を血管の内側を覆う内皮細胞へと誘導しました。幹細胞は脳球へと成長し、内皮細胞でコーティングしたゲルマトリックス中で培養しました。3週間の培養後、研究チームはオルガノイド1個を採取し、マウスの脳に丁寧に切り込んだ小さな空洞に移植しました。2週間後、オルガノイドは生き返り、そして決定的なことに、内層まで毛細血管が発達していました。

ワルドー氏は、もやもや病という希少疾患の治療研究からこのアイデアを思いつきました。患者は脳底部の動脈が閉塞し、脳の他の部分への血液供給が阻害されています。「血管の成長を促すために、患者さん自身の動脈を脳の上に置くことがあります」とワルドー氏は言います。「このプロセスを小型化して再現したところ、血管が自己組織化するのを確認できました。」

この実験では、毛細血管にげっ歯類の血液が流れているかどうかは明らかではありませんでした（科学者たちは蛍光染色を行うために毛細血管を洗い流さなければなりませんでした）。しかし、カリフォルニア大学デービス校の研究チームは、血管自体がヒト細胞で構成されていることを実証しました。ソーク研究所とペンシルベニア大学の他の研究グループは、ヒトオルガノイドをマウスの脳に移植することに成功していますが、どちらのケースでも、げっ歯類の血管が移植組織に自発的に成長しました。脳球が自ら血管を形成すれば、マイクロ流体ポンプに接続することで、げっ歯類を必要とせずに、はるかに長く生きられる可能性があります。

そうなれば、複雑な計算器官へと成熟するチャンスが生まれるかもしれない。「これは大きな成果ですが、まだ初期段階です」と、シアトルにあるアレン脳科学研究所の所長、クリストフ・コッホ氏は語る。次の課題は、これらの細胞を情報を受け取って処理できる回路に組み込むことだ。「私が外の世界を見て、それを空間的に整理されたもの、つまり左、右、近く、遠くとして見ることができるのは、世界の規則性を反映した大脳皮質の組織化によるものです」とコッホ氏は言う。「これらのオルガノイドにはまだそのようなものはありません」

まだそうではないかもしれないが、もしそうなったらどうなるのか、問い始めるのに早すぎることはない。社会が何らかの特別な保護を与える道徳的義務を負うには、どれくらいの大きさのオルガノイドが必要なのだろうか？もしあなたの細胞からオルガノイドが生まれたら、あなたはその法的保護者と言えるのだろうか？脳の塊は研究に同意できるのだろうか？

先週、国立衛生研究所（NIH）は、こうした難問に立ち向かうため、神経倫理学ワークショップを開催した。神経科学者、医師、哲学者で満員の聴衆を前に、NIHの国立神経疾患・脳卒中研究所所長、ウォルター・コロシェッツ氏は、たとえ技術が現実のものとなるまで1世紀かかるとしても、今こそ一般市民を巻き込むべき時だと述べた。「ここでの疑問は、これらの細胞が集まって情報処理ユニットを形成するとき、マウスで現在行われているのと同等の性能に達するのはいつなのか？それを超えて、人間にしか見られない情報処理に到達するのはいつなのか？そして、どのような情報処理であれば、『そこまではすべきではない』と言えるのか？」

もちろん、これは神経科学者がオルガノイドを見て、そこに意識があることを認識できるという前提に基づいています。生物学は人間の意識に関する理論をまだ確立しておらず、ましてや脳細胞の塊でそれを測定することなど到底不可能です。結局のところ、脳は経験を積んで初めて真の脳と言えるのです。適切な配線や接続をすべて備えていても、何らかの入力信号が送られるまでは何も処理できません。血管は良い出発点ですが、脳の塊に目が生まれるまでは、意識について考えることはできません。

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