過食症と依存症の治療への探求 ― 脳のザップで

脳は常に電気で脈動しています。ニューロンからニューロンへと伝わる急激な電気バーストが、私たちの思考、行動、そして世界の認識を駆動します。ニューロンのネットワークは回路を形成し、活性化されると特定の機能を実行します。この複雑な電気配線は時として誤作動を起こし、神経疾患や精神疾患の要因となることがあります。しかし、これらの回路のリズムを、いわば工場出荷時のリセットボタンで復元できたらどうなるでしょうか？

これが、脳深部刺激療法（DBS）の根底にある考え方です。DBSは、埋め込まれた電極を介して脳組織に微弱な電流を流す技術です。DBSはペースメーカーに似ていますが、異常な心拍を制御するのではなく、電気を用いて不規則な脳回路の活動を安定化させます。過去30年間、DBSはパーキンソン病の治療に使用され、近年では重度のてんかんを含むいくつかの運動障害にも承認されています。これらの疾患の治療における成功は、治療困難な精神疾患への応用への関心を高めています。ここ数ヶ月の間に、3つの異なる研究グループが、摂食障害、アルコール依存症、強迫性障害の治療におけるDBSの可能性を示す論文を発表しましたが、まだ多くの未知数な点が残っています。

「感情、思考、感覚に関わるより複雑なシステムよりも、運動システムについてははるかに多くのことが分かっています。それらは脳の異なる領域に存在します」と、ベイラー医科大学の脳神経外科医でDBSを研究し、強迫性障害への応用に関する最近のレビュー論文の共著者であるサミール・シェス氏は述べている。「これらの回路をより深く理解すればするほど、DBSのような治療法を用いてこれらの回路を修復できる可能性が高まります。」

脳深部刺激療法では、外科医が頭蓋骨の両側にニッケル大の穴を開け、針状の電極を左右の脳半球に挿入します。それぞれの電極の先端から、胸部に埋め込まれた電池式の刺激装置から電気パルスが送られます（この2つの装置は皮膚の下にワイヤーで接続されています）。電極を脳のどこに挿入するかは、医師が治療したい疾患によって異なります。パーキンソン病の場合、電極は脳の運動中枢に埋め込まれます。

言い換えれば、このアプローチは極端であり、誰にでも適しているわけではない。「侵襲性があり、脳外科手術が必要です。他の方法でより簡単に、より早く、より効果的に問題を解決できるのであれば、このような治療法は望まないでしょう」と、経頭蓋磁気刺激法と呼ばれる非侵襲性の脳刺激法の先駆者であり、サウスカロライナ医科大学で精神医学、放射線学、神経科学の教授を務めるマーク・ジョージ氏は言う。「しかし、従来の治療が効かない人々にとっては、許容範囲を超えるものではありません。そして、その数は膨大です。」

この治療法は、パーキンソン病において、振戦、硬直、動作の鈍化を薬物療法で抑制できなくなった場合に用いられます。最近の論文の著者らによると、重度の精神疾患の場合、対話療法、薬物療法、その他の治療に反応がなかった患者にもDBSが役立つ可能性があるとのことです。8月にNature Medicine誌に掲載された研究では、ペンシルベニア大学の研究者らが、過食症を患う重度の肥満患者2名の治療としてDBSを検証しました。2名とも既に胃バイパス手術を受けており、薬物療法と行動療法を試しましたが、体重は元に戻り、過食を止めることができませんでした。

この研究を率いたペンシルベニア大学医学部の脳神経外科准教授、ケイシー・ハルパーン氏は、脳の側坐核と呼ばれる部位を標的としている。この部位は快楽と報酬の処理に関与している。以前のマウスを用いた研究で、ハルパーン氏の研究グループは、この領域に特徴的な信号（彼が「徐波」と呼ぶ）を発見した。この信号は過食エピソードの前兆となるが、通常の食事では見られなかった。ハルパーン氏は、この徐波が過食症患者でも検出できるかどうかを調べたいと考えていた。

電極を埋め込んだ後、2人の被験者は初期検査のために研究室に来ました。研究者が食事前の脳信号を捉えられるよう、キャンディーやファストフードなど、好物の高カロリー食品が提示されました。その後、被験者は自宅で6ヶ月間、電極を装着したまま生活しました。この時点では、デバイスは脳活動を記録するだけで、脳への刺激は与えていませんでした。被験者は、食べ物への渇望を感じた時間を毎日記録しました。マウスの実験と同様に、過食エピソードが起こる前に、彼らの電極も同じような低周波の特徴を検出しました。

パーキンソン病のDBS患者の場合、電極への刺激は持続的です。DBSはパーキンソン病患者において15年以上効果を発揮しますが、脳がDBSの効果に耐性を持つようになると効果が低下する可能性があります。これを防ぐため、ハルパーン氏らは、必要な場合にのみ短時間の電気刺激を与える実験を行っています。マウスを用いた研究では、ハルパーン氏らは、渇望に関連する「徐波」脳活動が発生した場合にのみ側坐核を刺激し、マウスが自由に食事を摂らせた場合と比較して、美味しい高脂肪食の摂取量が大幅に減少することを発見しました。

ハルパーン氏と彼のチームは、2人の被験者にも同じアプローチを試しました。6ヶ月間脳信号を収集した後、研究者たちは刺激装置をオンにし、電極が過食エピソードの始まりを検知した場合にのみ刺激が発せられるように設定しました。その後6ヶ月間、装置は各被験者に1日約10分間刺激を与えました。研究終了までに、被験者は過食エピソードの減少を報告し、それぞれ約5.5kgの減量に成功しました。2人のうち1人は症状が大幅に改善し、過食症の基準を満たさなくなりました。

「自制心の改善は目覚ましいものがあります」とハルパーン氏は言う。「おそらく時間の経過とともに、私たちが定義したこの渇望信号はこれらの患者において減少し、以前ほど頻繁には発生しなくなったのでしょう。私たちは、この回路をより正常な状態に再訓練しているのかもしれません。」

もちろん、2人を対象とした実験では、この治療法が広く適用可能であることが証明されるわけではありませんが、ハルパーン氏と彼のチームは現在、米国食品医薬品局（FDA）から過食症の患者を対象にDBSを試す許可を得ており、より大規模な試験への参加登録を進めています。ハルパーン氏によると、当初の参加者2人は、効果が非常に良好であったため、この装置の使用を継続することを決めたとのことです。

側坐核への刺激は、アルコール依存症の治療にも研究されています。トロントで行われた小規模な研究では、研究者らは、数年以上にわたり1日に6～18杯のアルコール飲料を摂取していた6人の被験者に電極を​​埋め込みました。薬物療法、心理療法、リハビリ施設での滞在にもかかわらず、誰も飲酒をやめることができませんでした。7月にMolecular Psychiatry誌に掲載された研究結果によると、12ヶ月間の継続的な刺激を受けた被験者は、アルコールへの渇望が減少し、1日のアルコール摂取量も平均10杯から3杯に減少しました。

「側坐核への刺激が脳内の報酬回路を変化させ、アルコール使用障害患者がアルコール飲料を見たり、その近くにいるときに感じる快楽への渇望の音量を下げた可能性がある」と、研究の主任研究者でサニーブルック健康科学センターの神経外科医であるニール・リップスマン氏は言う。

リップスマン氏は、今回の発見を確認するために、より大規模な試験を実施したいと考えています。彼の研究グループはまた、アルコール渇望に関連する脳のサインを見つけ、特定の時間にのみ刺激が必要になる可能性を探ることにも関心を持っています。

DBS分野の科学者たちは、多くの精神疾患が最終的にはこの治療法の適応となる可能性があると考えています。例えば、シェス氏が9月にJournal of Neurology, Neurosurgery, and Psychiat ry誌に発表したレビューでは、強迫性障害の治療におけるDBSに関する34件の研究を分析しました。シェス氏は、352人の患者を対象にDBSが66%の患者に有効であったと結論付けています。

しかし、この治療法の規模拡大には課題がある。拒食症や過食症といった一部の精神疾患は、マウスで再現するのが難しい。そのため、ヒトでの研究を進めるのが難しくなっている。また、医師は疾患に応じて脳の異なる部位を標的とするため、規制当局は、より大規模なヒト臨床試験を承認する前に、この技術が各部位で安全であることを確認したいと考えている。「この研究が、非常に綿密に管理され、計画されたマウス研究から始まったことを理解することが重要です」とハルパーン氏は言う。「私たちは、いきなりヒトの脳に手術を行おうとしたわけではありません。」

臨床試験には高額な費用がかかり、研究者は患者1人あたり約10万ドルを費やしています。また、参加者にリスクを伴う複雑な手術が必要です。感染症は術後に発生したり、埋め込まれた電極の部位に後から発症したりする可能性があります。電極の位置がずれたり、刺激の頻度が高かったりすると、気分の変化を引き起こす可能性があります。（トロントで行われた臨床試験の患者のうち1人は、脳インプラント手術後にイライラしやすくなりました。研究者が電圧を下げると、患者の気分は安定しました。）こうした課題から、研究は小規模でプラセボ群も設定されていないことが多く、有効性に関するより広範な結論を導き出すことが困難になっています。

また、研究者が刺激の効果を正確に把握するためには、長期間にわたる試験を行う必要があります。しかし、患者の状態が改善していないように見える場合、長期にわたる試験を正当化することは困難です。2010年代には、うつ病を対象とした2つの注目を集めたDBS試験が、改善を示すことができませんでした。2つの試験のうち小規模な試験では、研究者はわずか16週間後に患者の反応率を測定しました。大規模な試験は、中間解析で偽のデバイスを投与された対照群と比較して効果がないことが示唆されたため、スポンサーであるセント・ジュード・メディカルによって早期に中止されました。

うつ病におけるDBSの先駆者であり、セントジュード病院の研究コンサルタントも務めた、ニューヨークのマウントサイナイ・ヘルス・システムの神経科医、ヘレン・メイバーグ氏は、この試験を早期に中止するという決定は誤りだったと考えている。過去10年間にわたるメイバーグ氏の研究では、25野とも呼ばれる脳梁下帯状皮質を刺激することで、重度のうつ病を緩和できることが示されていた。この領域は食欲、自尊心、睡眠、そして悲しみの処理に関与しており、重度のうつ病患者の一部では過活動が見られることが分かっている。しかし、メイバーグ氏らによるその後の研究では、当初DBSに反応がなかった試験患者の多くが、最終的には症状の改善を示したことが明らかになった。

彼女はまた、デバイスの配置が治療の効果に影響を与えると考えています。彼女は、6ヶ月間の刺激を与えても改善が見られなかった患者の一人を思い出します。検査の結果、電極が十分に深く挿入されていなかったことが判明しました。正しい位置に移動すると、患者の症状は改善し始めました。「これは、位置が治療結果のばらつきの大部分を説明していることを証明していると思います」とメイバーグ氏は言います。

2017年にセント・ジュード・メディカルを買収した医療機器メーカーのアボットは、新たな臨床試験に向けて準備を進めている。アボットのシステムは、7月にうつ病治療薬としてFDA（米国食品医薬品局）から画期的医療機器の指定を受けた。

しかし、DBSがどのような患者に有効かという疑問は依然として残る。ハルパーン氏と同様に、メイバーグ氏と彼女のチームは重度のうつ病患者の脳波を収集し、この治療法に反応する患者を示す特定の特徴を特定したと考えている。しかし、研究者たちは依然として、他の精神疾患の潜在的なシグナルを捉えようと試みている。「驚くべき可能性を秘めていると同時に、まだ実現されていない可能性もある」とジョージ氏は言う。