死後に「発現が増加する」遺伝子

イリノイ大学シカゴ校の研究チームは、通常の脳手術で採取した新鮮な脳組織の遺伝子発現を、死後の間隔と死をシミュレートするために、採取後の複数の時間帯で分析しました。
結果、一部の細胞では、死後に遺伝子の発現が増加することがわかった。

These ‘zombie genes’ — those that increased expression after the post-mortem interval — were specific to one type of cell: inflammatory cells called glial cells. The researchers observed that glial cells grow and sprout long arm-like appendages for many hours after death.  

参照元：https://today.uic.edu/zombie-genes-research-shows-some-genes-come-to-life-in-the-brain-after-death
– イリノイ大学シカゴ校 University of Illinois at Chicago. March 23, 2021 –

私たちが死んだ後の数時間は、人間の脳内の特定の細胞がまだ活動しています。

イリノイ大学シカゴ校の新しい研究によると、一部の細胞は活動を活発化させ、巨大なサイズにまで成長することさえあるという。

イリノイ大学の研究者らは、学術誌「Scientific Reports」に新たに掲載された研究で、通常の脳手術で採取した新鮮な脳組織の遺伝子発現を、死後の間隔と死をシミュレートするために、採取後の複数の時間帯で分析しました。

その結果、一部の細胞では、死後に遺伝子の発現が増加することがわかった。

これらの「ゾンビ遺伝子」は、ある種の細胞に特有のもので、グリア細胞と呼ばれる炎症細胞でした。

研究チームは、グリア細胞が死後何時間もかけて成長し、長い腕のような付属物を生やしていることを観察した。

UIC医科大学のJohn S. Garvin教授兼神経学・リハビリテーション学部長で論文の原著者であるJeffrey Loeb博士は話します。

「グリア細胞が死後に大きくなることは、炎症性細胞であり、酸素欠乏や脳卒中などの脳損傷の後に物事をきれいにするのが仕事であることを考えれば、それほど驚くことではありません。」

自閉症、統合失調症、アルツハイマー病などの疾患の治療法や可能性を見つけるために、死後の人間の脳組織を使用する研究のほとんどは、死後の遺伝子発現や細胞活動を考慮していないからです。

Loeb氏は話します。

「ほとんどの研究では、心臓が停止すると脳のすべてが停止すると考えられていますが、そうではありません。私たちの発見は、ヒトの脳組織を使った研究を解釈するのに必要になるでしょう。私たちはこれまで、このような変化を定量化できていませんでした。」

Loeb氏らのチームは、ヒトの新鮮な脳組織における遺伝子発現の全体的なパターンが、神経疾患のない人や、自閉症からアルツハイマー病まで幅広い神経疾患のある人の死後の脳の遺伝子発現について発表されているどの報告とも一致しないことに気づきました。

Loeb氏は話します。

「私たちは、死後の間隔を再現するために、最近採取した大規模な脳組織を室温で放置して、0～24時間の時点でのヒトの全遺伝子の発現を調べることで、死を疑似体験する実験を行うことにしました。」

Loeb研究員らは、脳組織の研究に関しては特に有利な立場にあります。

Loeb氏は、UI NeuroRepositoryのディレクターを務めています。

UI NeuroRepositoryは、神経疾患の患者から採取したヒトの脳組織を保管するバンクで、患者が死亡した後、またはてんかんなどの疾患を治療するための標準的な手術中に、研究用に組織を採取・保管することに同意しています。

例えば、てんかん治療のための手術では、てんかんの発作を抑えるために、てんかんの脳組織が取り除かれます。

摘出された組織のすべてが病理診断に必要なわけではないので、一部は研究に利用されます。

Loeb氏らが研究で分析したのは、この組織です。

その結果、解析した遺伝子の約80％は、24時間の間、比較的安定しており、発現量があまり変化していないことがわかりました。

この中には、細胞の基本的な機能を提供するハウスキーピング遺伝子と呼ばれる遺伝子が含まれており、組織の品質を示すための研究によく用いられています。

一方、神経細胞に存在することが知られており、記憶、思考、発作などの人間の脳活動に複雑に関与していることがわかっている別の遺伝子群は、死後数時間で急速に分解されました。

これらの遺伝子は、統合失調症やアルツハイマー病などの疾患を研究している研究者にとって重要であるとLoeb氏は述べています。

また、第3の遺伝子群（「ゾンビ遺伝子」）は、神経細胞の遺伝子が減少するのと同時に、その活動を活発化させました。

死後の変化のパターンは、約12時間でピークに達しました。

Loeb氏は話します。

「今回の発見は、ヒト組織の研究プログラムを捨てろということではなく、研究者はこれらの遺伝子や細胞の変化を考慮に入れ、死後の間隔をできるだけ短くして、これらの変化の大きさを軽減する必要があるということです。」

「今回の発見の良い点は、どの遺伝子や細胞タイプが安定していて、どの細胞が劣化し、どの細胞が経時的に増加するのかがわかったことで、死後の脳研究の結果がよりよく理解できるようになったことです」。