慶應義塾大学の菅田浩司専任講師らの研究グループは、脳が異物侵入を防ぐためのバリア機能の形成に必要なメカニズムを発見した。

 体の中を流れる血液の約15%は脳に存在し、栄養の運搬や不要物質を搬出している。従って、神経細胞や脳の精緻な機能の維持には、有害物質が血管から脳に漏れ出ないようにする仕組みや、不要な物質を速やかに血液中に押し戻す仕組みが必要となる。脳内毛細血管が持つこのバリア機能を血液脳関門と呼び、その機能は脳の炎症や脳腫瘍、加齢によって低下する。しかし、血液脳関門の形成や機能維持の仕組みの多くは未解明だった。

 今回、医学・生物学分野で汎用されるショウジョウバエの脳とそのバリア機能を実験モデルとして、この仕組みの解明に取り組んだ。ヒトとショウジョウバエでは、脳と血液(ハエでは体液)の接触を厳密に制限する仕組みや、それを制御する遺伝子に共通点が多いとされる。

 研究の結果、バリア機能を持つ血液脳関門の仕組みの正しい形成には、「マトリックスメタロプロテアーゼ(Mmp)」というグループに属するタンパク質分解酵素が不可欠であることを発見した。これまで、この酵素は脳の炎症などで、血管周囲のコラーゲンなどを分解して血液脳関門の機能を低下させる「壊し屋」とされてきた。しかし今回、この分解酵素やその働きは、血液脳関門の機能を破綻させる働きを持つ一方で、その形成にも不可欠であることが判明した。

 今回の研究成果は、血液脳関門の形成における分子機構の解明に加え、今後の脳疾患の治療や神経再生医療、さらには iPS細胞等から血管内皮細胞を誘導する際の血液脳関門のバリア機能の向上に貢献することが期待される。

論文情報:【iScience】Degradation of extracellular matrix by Matrix metalloproteinase 2 is essential for the establishment of the blood-brain barrier in Drosophila

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大学ジャーナルオンライン編集部

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