死後に活動を開始する「ゾンビ遺伝子」が人間の脳内で発見される

2021年3月23日、イリノイ大学のジェフリー・ローブ氏らが、人間が死んだ後に活性化し、細胞の成長を促進する遺伝子が脳内にも存在することを明らかにしました。

Selective time-dependent changes in activity and cell-specific gene expression in human postmortem brain | Scientific Reports
https://www.nature.com/articles/s41598-021-85801-6

‘Zombie’ genes? Research shows some genes come to life in the brain after death | UIC Today
https://today.uic.edu/zombie-genes-research-shows-some-genes-come-to-life-in-the-brain-after-death

人間は死亡すると血液による酸素の循環がなくなり、体内の細胞は急速に活動を停止します。しかし、死亡した後に活性化して細胞の成長を促進させる「ゾンビ遺伝子」が2016年にマウスとゼブラフィッシュで発見され、後にこのゾンビ遺伝子が人間の体内にも存在することが明らかになっていました。

ローブ氏らは人間の精神神経障害を理解することを目的に、てんかん手術によって除去された新鮮な人間の大脳新皮質を死んだ人間の大脳新皮質と比較。DNAをmRNAに転写される際のパターンや遺伝子の発現量をRNAシーケンス (RNA-Seq)を用いて分析しました。その結果、神経系を構成する神経細胞(ニューロン)などの遺伝子が急速に活性を失っていくのに対し、一部の細胞の遺伝子は逆に活発化していきました。この遺伝子こそが、前述のゾンビ遺伝子です。

ゾンビ遺伝子は、神経系を構成するもう1つの細胞群「グリア細胞」でひときわ特異な働きを見せ、ゾンビ遺伝子が発現したグリア細胞は死後数時間にわたって長い腕のようなものを発芽させていったことが確認されたとのこと。

また、細胞の発現量と脳細胞が除去されてからの時間との関連性を探るため、研究チームは新鮮な人間の細胞を染色し一定の時間経過ごとに観測しました。その結果、細胞の除去から24時間経過した時点でニューロンが大幅に減少していくのに対し、グリア細胞の1種で脳と脊髄を守る免疫細胞として機能する「アストロサイト」や「ミクログリア」は除去から4時間後に活性化、12時間経過した時点で活性のピークに達したことが確認されました。

死後にグリア細胞を発現させた遺伝子群は「ゾンビ細胞」といった名前で知られ、これまで人間の体内で存在が確認されてきましたが、今回の実験で脳内にも存在することが示唆されました。

グリア細胞は酸素欠乏や脳卒中などによる脳の損傷後、壊れた神経細胞などの老廃物を除去する働きを持っています。ローブ氏らは「グリア細胞は物理的刺激によって反応する炎症性という特性を持っているため、死後にも活動していることはそれほど驚くべきことではない」と述べています。一方、これまで死後の人間の脳を研究してきた専門家の多くは「死後に発現する遺伝子」や「死後に活性化する脳細胞」が脳に存在するとは考えていないため、人の脳におけるゾンビ遺伝子やゾンビ細胞の働きを解明した今回の発見は特筆に値すると、ローブ氏は指摘しました。

その上で、ローブ氏らは「ほとんどの研究では心臓の鼓動が停止すると脳内のすべての活動が停止すると想定して行われているが、今回のような発見を考慮し、脳の研究にはできるだけ死後間もない脳組織を使用する必要がある」と述べています。なお、今回の研究は、神経疾患に苦しむ患者の脳組織の保管を行っているUI NeuroRepositoryで責任者を務めているローブ氏だから可能だったもので、実験に用いられた脳組織も患者の同意を得て提供されたものだったとのことです。