脳内の単一細胞レベル解析がもたらす恩恵

細胞特異的輸送系統(Cell-type-specific delivery system)では
単一細胞レベルの分析は欠かせません。
単一細胞レベルの分析が著しく向上したことで、
細かい細胞種、遺伝子情報、タンパク質などが明らかになることで
細胞特異的輸送系統の実現可能性も同様に著しく高まっています。
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アメリカ国立衛生研究所が4年前から進めている
人、サル、マウスの脳に関する大規模なプロジェクトによって
これらの脳に関する細胞レベルの基礎的なデータが
積み重ねられています。
そのプロジェクトの中でRyan S. Ziffra, Chang N. Kim(敬称略)らは
人の皮質発達の単一細胞レベルのエピジェネティックなメカニズム
について明らかにしています(1)。
その中で神経変性の疾患についても触れられています。
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10代後半から20代前半にかけて
鬱、統合失調症、自閉症などの疾患、
あるいは高齢になって罹る
アルツハイマー病、パーキンソン病、認知症など
様々な脳の疾患があります。
胎内にいる時から遺伝子的に決まっている部分は
ある可能性がありますが、
その後の環境要因によって決まる可能性もあります。
その両方である可能性もあります。
脳は可塑性に富む器官なので
後天的に遺伝子の活性、不活性が決まる
エピジェネティクスが重要である可能性があります。
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上述した病気に発症した時には
動的、(個人ごと)異種性はありながらも
ある任意の瞬間では
遺伝子の活性を決めるクロマチンアクセシビリティーを含めて
脳内の各細胞の細胞ごとの特徴があります。
例えば、
鬱の人のこれらの脳の状態を詳しく調べた時
鬱病特有の脳の細胞レベル、遺伝子レベルの状態がある可能性があります。
その時にRyan S. Ziffra氏らの研究のベクトルの延長線上では
細胞種ごとの遺伝子の特徴が定義されていますから
どの細胞にどのような遺伝子に働きかけたらいいか？
というのが明らかになります。
その時には健康な人の情報と比較する事になります。
将来的には個別に異常な部分を見つけて、
そこを正確に狙って治療するような方式が生まれるかもしれません。
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細胞特異的輸送系統では細胞種特異的に薬剤を輸送する事を
コンセプトとしていますから、
異常がある細胞種まで薬剤を運び、
その薬剤によってその細胞種の問題がある遺伝子に働きかける
ことができれば、健康な人の状態に近づけられる可能性があります。
細胞特異的輸送系統(Cell-specific-delivery system)は
このプロジェクトと非常に研究開発の親和性が高いと考えられます。
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この薬剤による正確な治療によって
必ずしも完治するかどうかはわかりませんが、
各細胞種の細胞レベルの遺伝子の情報は
治療の方針を立てるための一つの理想的な情報となります。
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今まで脳の薬剤はブラックボックスの部分が多かったと思いますが、
Ryan S. Ziffra, Chang N. Kim(敬称略)らを始め、
アメリカ国立衛生研究所を中心に行われている
大規模な脳に関するプロジェクトによって
生物学的な根拠のある薬剤開発、治療の実現の可能性があります。
細胞特異的輸送系統以外にも
基本的な情報がわかる事によって
その下位の例えば、神経伝達物質の働きなどの
脳内のプロセスの異常などの理解につながる事も考えられます。
あるいは脳に磁気信号などを当てる治療などにおいても
今までよりも精度が上がる可能性があります。

(Reference)
(1)
Ryan S. Ziffra, Chang N. Kim, Jayden M. Ross, Amy Wilfert, Tychele N. Turner, Maximilian Haeussler, Alex M. Casella, Pawel F. Przytycki, Kathleen C. Keough, David Shin, Derek Bogdanoff, Anat Kreimer, Katherine S. Pollard, Seth A. Ament, Evan E. Eichler, Nadav Ahituv & Tomasz J. Nowakowski 
Single-cell epigenomics reveals mechanisms of human cortical development
Nature volume 598, pages205–213 (2021)
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Author information
Affiliations
Department of Anatomy, University of California, San Francisco, San Francisco, CA, USA
Ryan S. Ziffra, Chang N. Kim, Jayden M. Ross, David Shin, Derek Bogdanoff & Tomasz J. Nowakowski
Department of Psychiatry, University of California, San Francisco, San Francisco, CA, USA
Ryan S. Ziffra, Chang N. Kim, Jayden M. Ross, David Shin, Derek Bogdanoff & Tomasz J. Nowakowski
Eli and Edythe Broad Center for Regeneration Medicine and Stem Cell Research, University of California, San Francisco, San Francisco, CA, USA
Ryan S. Ziffra, Chang N. Kim, Jayden M. Ross, David Shin, Derek Bogdanoff & Tomasz J. Nowakowski
Department of Bioengineering and Therapeutic Sciences, University of California, San Francisco, San Francisco, CA, USA
Ryan S. Ziffra, Anat Kreimer & Nadav Ahituv
Institute for Human Genetics, University of California, San Francisco, San Francisco, CA, USA
Ryan S. Ziffra, Anat Kreimer & Nadav Ahituv
Department of Genome Sciences, University of Washington School of Medicine, Seattle, WA, USA
Amy Wilfert & Evan E. Eichler
Department of Genetics, Washington University School of Medicine, St. Louis, MO, USA
Tychele N. Turner
Genomics Institute, University of California, Santa Cruz, Santa Cruz, CA, USA
Maximilian Haeussler
Institute for Genome Sciences, University of Maryland School of Medicine, Baltimore, MD, USA
Alex M. Casella & Seth A. Ament
Medical Scientist Training Program, University of Maryland School of Medicine, Baltimore, MD, USA
Alex M. Casella
Gladstone Institutes, San Francisco, CA, USA
Pawel F. Przytycki & Katherine S. Pollard
Institute for Computational Health Sciences, University of California, San Francisco, San Francisco, CA, USA
Kathleen C. Keough & Katherine S. Pollard
University of California, San Francisco, San Francisco, CA, USA
Kathleen C. Keough
Department of Electrical Engineering and Computer Sciences, University of California, Berkeley, Berkeley, CA, USA
Anat Kreimer
Center for Computational Biology, University of California, Berkeley, Berkeley, CA, USA
Anat Kreimer
Department of Epidemiology and Biostatistics, University of California, San Francisco, San Francisco, CA, USA
Katherine S. Pollard
Quantitative Biology Institute, University of California, San Francisco, San Francisco, CA, USA
Katherine S. Pollard
Chan Zuckerberg Biohub, San Francisco, San Francisco, CA, USA
Katherine S. Pollard & Tomasz J. Nowakowski
Department of Psychiatry, University of Maryland School of Medicine, Baltimore, MD, USA
Seth A. Ament
Howard Hughes Medical Institute, University of Washington, Seattle, WA, USA
Evan E. Eichler