ヒトの「ミニ脳」が国際宇宙ステーションで作られる予定

ヒトの皮膚細胞から作り出された脳細胞を国際宇宙ステーション(ISS)に打ち上げ、微小重力下で3次元の「ミニ脳」に組み立てる実験が行われることが発表されました。実験では、微小重力がミニ脳の形成に及ぼす影響や、治療薬が脳細胞に到達する能力についても調査されるとのことです。

3D Self-Assembled Human Brain Model to Fly to the Space Station to Test Precision Medicines for Neurological Disorders
https://www.issnationallab.org/ng-19-axonis-3d-brain-cells/

19th Northrop Grumman Mission Carries Experiments to Station | NASA
https://www.nasa.gov/mission_pages/station/research/news/ng-19_mission_carries_experiments_to_station

Spherical 'minibrains' to be grown on the International Space Station | Live Science
https://www.livescience.com/health/neuroscience/spherical-minibrains-to-be-grown-on-the-international-space-station

ISSに主要な研究施設を置いているISS National Lab(ISS国立研究所)は2023年7月24日の声明で、人間の脳を模倣した「ミニ脳」に関する実験をISSで行うことを発表しました。実験を計画したのはバイオテクノロジースタートアップ・Axonisの研究チームであり、スタートアップ支援団体のMassChallengeと提携して公的な助成金を受けたとのこと。

研究チームは地球上でヒトの皮膚細胞から人工多能性幹細胞(iPS細胞)を作り出し、ニューロン・ミクログリア・アストロサイトという3種類の脳細胞に分化させてそれぞれ培養します。その後、これらの培養物をISSに送り込み、微小重力下で3次元スフェロイドモデル(ミニ脳)に組み立てる予定です。

3次元の臓器モデルには「オルガノイド」と「スフェロイド」の2種類が存在しており、それぞれが異なる方法で作られています。オルガノイドは幹細胞や前駆細胞からなる複雑なクラスターであり、一方のスフェロイドはさまざまな種類の細胞を接着して立体構造を形成した単純なクラスターです。今回ISSで作られるのは、後者のスフェロイドモデルとなっています。

NASAによると、ミニ脳のスフェロイドは地球の重力下ではうまく形成されないため、今回の実験では微小重力下でどのように形成されるのかを調査するとのこと。また、治療薬がニューロンに到達する能力についてのテストも行われる予定です。ミニ脳のスフェロイドは、アルツハイマー病やパーキンソン病の治療に有望なニューロン特異的遺伝子治療のテストに用いることができ、創薬や遺伝子治療のための有効なプラットフォームになり得ると期待されています。

Axonisの最高科学責任者であるシェーン・ヘガティ氏は、オルガノイドは形成されるまでに長い時間がかかる上に、細胞が成熟するために一部の細胞が他の細胞より早く死滅し、研究者にとって不完全なモデルになってしまう問題があると指摘しています。一方、スフェロイドはより迅速に形成することが可能で、あまり成熟しないためにモデルが不完全になるリスクが低いそうです。また、患者自身の皮膚細胞から作り出したiPS細胞を使用するため、治療オプションを患者のニーズに合わせて最適化するモデルとしても機能するとのこと。

さらに、人間のミニ脳は神経障害の治療法開発を改善するだけでなく、医薬品承認のスピードを向上させる役に立つ可能性もあります。ヘガティ氏は、「アメリカ食品医薬品局(FDA)は動物実験のデータよりもヒトの臨床試験データが望ましいと考えており、将来的には動物以外の疾患モデリングに基づく承認がさらに増えるかもしれません。この実験は、げっ歯類のモデルとは異なり人工のヒト組織を使用しているため、その助けとなる可能性があります」と述べました。

実験に必要な物資は、現地時間の8月1日に予定されているノースロップ・グラマンの第19回商業補給ミッションでISSへ送り込まれます。同ミッションでは、宇宙船における火災実験や大気のプラズマ密度測定装置、日本の学生が制作した絵や詩を収めたメモリーカードなど、ISS国立研究所が支援する20以上のペイロードが打ち上げられる予定です。