名古屋市立大学、近畿大学、産業技術総合研究所などの研究グループは、出生により起きるグルタミン代謝変動が、生後の神経幹細胞の維持に重要であることを明らかにした。
早産児では神経発達症の合併が多く、神経発達予後が不良であることが知られている。また、胎児期の神経幹細胞（放射状グリア）は活発に分裂し、活性化状態にある一方で、生後の神経幹細胞は静止化状態を獲得し、枯渇することなく継続的に神経細胞（ニューロン）を産生する。すなわち、「出生」というイベントが神経幹細胞の維持に寄与していると考えられるが、その分子動態は明らかとなっていなかった。
本研究では、出生予定日に生まれた正期産マウスと、予定日より1日早く出生した早産マウスを、メタボローム解析、シングルセル遺伝子発現解析といった最先端技術により比較解析した。その結果、正期産マウスの放射状グリアでは、グルタミン合成酵素をコードするGlul遺伝子の発現が上昇することで、細胞増殖を促進するmTORシグナルが低下し、出生により放射状グリアが静止化を獲得することがわかった。一方で、早産マウスは放射状グリアにおけるGlulの発現上昇が不完全であり、正期産マウスに比べてmTORシグナルが亢進する結果、出生後の放射状グリアの静止化獲得が不完全であった。これにより、早産マウスの放射状グリアは一時的に過剰に活性化するため、その後に神経幹細胞が枯渇し、生後のニューロン新生が低下することがわかった。
このことから、適切な出生のタイミングでグルタミン代謝変動が起きることが、生後の神経幹細胞の維持に必要であることが明らかとなり、早産児脳障害の病態も新たに明らかとなった。さらに、早産マウスにmTORシグナル阻害薬を投与すると、放射状グリアが静止化し、神経幹細胞の枯渇が防がれ、生後のニューロン新生が改善することも突き止めたという。本研究は、神経幹細胞の維持における出生の意義を見出し、早産児の神経発達予後を改善する治療法の開発にも貢献することが期待される。
論文情報：【Science Advances】Significance of birth in the maintenance of quiescent neural stem cells
