さまざまな神経栄養因子をテストした結果、損傷した視神経を再生できる可能性がようやく見つかりました。学者 蘇国輝

「目標に向かって進むたびに、違った気持ちになります。このプロセスはとても興味深いです。」

————中国科学院院士 蘇国輝

皆さんとオンラインでお会いできる機会をいただき、大変光栄に思います。私は神経科学者であり、視覚系、特に損傷後の視神経と網膜の保護と再生に常に強い関心を抱いてきました。今日はこの分野における最新の研究についてお話ししたいと思います。

01/「遊び心」が刺激する好奇心

その前に、私の子供時代の話をお話ししたいと思います。実は、小学生の頃はあまり勉強をせず、遊ぶのが好きでした。少し前に、ある教育雑誌がこの問題についての私の見解について私にインタビューしました。遊びは十代の若者の好奇心を刺激するのに非常に役立つと私は信じています。

▲雑誌「Educator」の表紙イラスト

私は2人の母親と13人の兄弟がいる比較的伝統的な家庭で育ちました。下の写真のどれが私かわかりますか？最前列中央に座っているのが私です。

▲ 幼少時代の蘇国輝（左から1列目の中央）

私は中学生の頃とてもいたずらっ子でした。下の写真からわかるように、どうやって木に登ったのかはわかりません。とにかく、私はエッチなことをするのが好きでした。もちろん、あなたと同じように、私も中学校でとても良い友達がいました。私たちは一緒に勉強したり、一緒に遊んだりしました。

▲若き日の蘇国輝（右の写真の左から3番目）

なぜ私が神経科学に興味を持っているのか不思議に思うかもしれません。実は、私がこの科目に興味を持つきっかけとなったのは中学校の先生だったので、先生が生徒に与える影響はとても重要です。この先生は生物学を教えていました。ある授業で、彼は人間が物をどのように見ているか、光が脳内でどのように具体的なイメージに変わるかを教えてくれました。彼の講義を聞いて、私は視覚システムにとても興味を持つようになりました。この先生のおかげで、私は大学と大学院でこの分野を専攻することができました。

02/複雑な人間の脳と神経系

脳を見せてあげましょう。これは人間の脳です。私たちの脳は非常に素晴らしい器官です。そこには無数の細胞が存在します。異なる領域が、異なる機能を担当します。脳の機能には、いまだ解明されていないことが数多くあります。

▲人間の脳

下の写真を見てください。神経系は中枢神経系と末梢神経系に分けられます。青い部分は中枢神経系、つまり脳、脊髄、視神経です。黄色いのは末梢神経系です。この2つの違いは何でしょうか?

▲人間の神経系の分布

それぞれの機能は異なります。末梢神経は損傷後に再生しやすいですが、中枢神経系は異なります。例えば、脳損傷、脊髄損傷、視神経損傷などはいずれも非常に厄介なものです。ですから、私は中枢神経系の再生、特に視神経をどのように保護し、損傷後に再生させるかということに非常に興味を持っています。

▲脳のさまざまな領域

上の図から、脳にはさまざまな領域があり、その中には、物を見るのを助ける領域、音を聞くのを助ける領域、動きを司る領域などがあることがわかります。脳には無数の神経細胞があることは知られています。下の写真を見てください。この神経細胞は実は非常に驚くべきものです。各神経細胞は、細胞体や樹状突起など、いくつかの部分で構成されています。樹状突起上の部分は樹状突起棘と呼ばれます。この場所はなぜ重要なのでしょうか?ここで神経細胞は他の神経細胞と通信します。

▲神経細胞の基本構造

実際、神経細胞には多くの種類があります。まず、感覚ニューロン、中継ニューロン、運動ニューロンといった、さらに重要な細胞をいくつか紹介します。これらの細胞は脳内でさまざまな機能を果たします。

▲神経細胞の3つの主な種類

しかし、私たちの脳には神経細胞に加えて、グリア細胞という別の種類の細胞が存在します。神経細胞と異なり、電気を生み出す能力はないが、分裂する機能を持つ。例えば、下の図から、グリア細胞には多くの種類があることがわかります。

▲ グリア細胞の分類

中枢神経系では、オリゴデンドロサイトが主に軸索のミエリン鞘を担い、迅速な電気伝達を可能にしています。さらに、グリア細胞は分裂することができるため、残念ながら脳内に腫瘍がある人がいる場合、それらはすべて神経膠腫であり、神経芽腫ではありません。

中枢神経系の損傷と末梢神経系の損傷の影響は異なります。中枢神経系の再生はより困難ですが、末梢神経系はミエリン鞘が細胞の一種であるため、再生が早いです。しかし、中枢神経系細胞では、繊維は樹状細胞であり、再生のための神経栄養因子を提供しないだけでなく、いくつかの阻害因子も持っています。そのため、神経科学者は、視神経を含む中枢神経系の再生を助ける方法を研究することに非常に関心を持っています。

03/視神経の構造と特徴

下の写真を見てください。脳の下には 2 つの目があり、その目は脳内の異なるターゲットである神経に接続されていることがわかります。

▲ビジョンシステム

網膜は実際には中枢神経系の一部であり、その再生能力は非常に低いため、網膜を保護し、ひどく損傷した後に修復する方法を見つけなければなりません。網膜の細胞の種類は比較的少なく、光受容体、水平細胞、双極細胞、アマクリン細胞、神経節細胞の約 5 種類です。

▲網膜の5種類のニューロン

もちろん、神経節細胞の繊維が視神経を形成しますが、神経節細胞には30種類以上あります。視覚の機能とは何でしょうか?そうです、視神経は私たちが物を見るのに役立ちますが、視神経は、大脳皮質の外眼筋運動中枢による眼球の急速な垂直および水平運動の制御に関与する上丘などの脳のさまざまな部分に接続されています。簡単に言えば、近くで何かが動くと、上丘が眼球の回転を助けます。

さらに、外側膝状体は視覚皮質に接続されています。例えば、今では外側膝状体と大脳皮質のおかげで、みんながどこに座っているか、何を着ているかが分かります。瞳孔反射もあります。強い光を見ると、私たちの瞳孔は収縮します。これは視神経の機能に関係しています。最後に、視交叉上核があり、これが昼か夜かを認識するのに役立ちます。

▲主な視覚標的器官

下の写真を見てみましょう。末梢神経が損傷した後、青いミエリン細胞は神経再生を促進できるミクログリアであるため再生できますが、中枢神経系では困難です。

▲損傷後の神経再生の模式図

なぜ視神経は再生能力を欠いているのでしょうか?これを 2 つの部分に分けることができます。1 つ目は外部要因、2 つ目は内部要因です。外部要因とは、軸索の成長を促進する栄養因子や分子の不足、および軸索の成長を妨げる分子の存在です。内部要因としては、ニューロンの軸索再生能力が低いこと、つまりニューロンが成人になると再生能力が徐々に低下することなどが挙げられます。

視神経を再生する方法についていくつかの概念をお話ししたいと思います。まず、網膜神経節細胞が損傷を受けて死滅しないように保護する必要があります。死ねば視神経も失われます。第二に、良好な環境で視神経が再生できるようにする必要があります。 3 番目に、図に示すように、ターゲット領域との良好な接続を確保する必要があります。 4番目に、再生に意味を持たせるためには、接続後に機能が回復することを期待する必要があります。

▲ 網膜神経節細胞における軸索再生のステップ

神経保護は下の図に示されています。過去にはさまざまな方法が使用されてきました。次に、この分野で私が行ってきた仕事について皆さんと共有したいと思います。

▲網膜神経節細胞の軸索再生の詳しい説明

04/国際専門家と連携した視神経再生の予備試験

この科学者を見てください。彼の名前はアグアヨで、カナダで非常に有名な科学者です。 1985年、私が香港大学で教師をしていたとき、彼の研究に特に興味を持ったのは、彼が提唱した概念の1つが、中枢神経系の環境を変えることができれば、中枢神経系を再生できるというものだったからです。

▲教授アグアヨ

彼の最初の実験は脊髄に対して行われ、視神経に対しても試そうとしたが、成功しなかった。私は非常に興味がありました、なぜ彼は失敗したのでしょうか?

ある時、私は会議に行き、そこで彼に会いました。私はこう言いました。「アグアヨさん、私は視覚システムに取り組んでいます。あなたのところで共同研究をしたいと思っています。もちろん、この実験をしたいなら、まずは技術を学ばなければなりません。」彼は言い​​ました。「わかりました、問題ありません。」

そして本当にそこへ行きました。今でもそのことをはっきりと覚えています。私が初めてそこに行った日はちょうど旧正月の大晦日でした。あなたがこの場所に行ったことがあるかどうかは分かりません。冬はとても寒く、気温はマイナス40度くらいで、雪も降っていました。

その時、私はアグアヨを理解しました。彼は、ぜひ来て欲しいが、冬に来て欲しいと言った。来たら他に何もできません、ただ働くだけです。その時、私は彼の技術を学ぶためだけに6か月間滞在しました。その後、科学者として、私は考えるようになりました。なぜ彼はそれができなかったのだろう？彼は間違った方法を使っていたことが判明した。彼が主にやったことは、視神経を末梢神経に置き換えることだったのですが、それを間違った位置に、遠すぎるところに置きすぎてしまったのです。

そこで私は末梢神経を眼球内に入れることを提案し、案の定、その日のうちに結果が分かりました。左下のマウスを見てください。私はその足から末梢神経を取り出し、それを動物の眼球に、おそらく網膜の隣に入れてみました。つまり、末梢神経は損傷した繊維に非常に近いのです。

▲ 視覚修復マウス実験 So & Aguayo, 1985 Brain Res (引用: 460)

右上の写真ではたくさんの細胞が見えます。神経科学者は、末梢神経に再生する繊維と細胞体をマークするためにマーキング法を使用します。

その日、結果を見たとき、研究室全体がとても喜びました。私たちはすぐに標本を持って行き、話し合いを始めましたが、それに約1時間かかりました。後になって、私はその夜、ある場所で妻と会うように頼んでいたことを思い出した。もともと一緒にオペラに行く予定だったのですが、結局私が行って彼女にすべてを説明するしかなかったんです。この事件は私に非常に深い印象を残しました。そのため、科学者は研究をしているとき、しばしば恍惚状態になり、他の多くのことを忘れてしまいます。

私たちの研究によると、視神経は微小環境を変えれば再生できるそうです。この発見の後、私はこの分野の研究を続けるために香港大学に戻りました。

下の写真は、アグアヨの研究室がこれまで視神経を再生できなかった理由を説明しています。これは末梢神経を眼球から遠く離れたところに配置しすぎたためです。あまりに遠くに設置されていたため、再生能力が大幅に低下しました。

▲成体ハムスターの網膜神経節細胞軸索の再生実験

その後、私はCui Qi教授と協力してこれらの再生について研究しました。末梢神経上で再生できることがわかったので、どの神経栄養因子と関連しているのかを解明したいと考えています。そこで、NT3、BDNF、CNTF などの神経栄養因子の実験をいくつか行いました。最終的な実験結果を下の図に示します。英語で毛様体神経栄養因子を意味する CNTF が最も効果があることがわかりました。

▲多神経栄養因子効果試験

▲視神経眼窩内節切除後の毛様体神経栄養因子

また、上の写真からもわかるように、再生細胞の数が最も多くなる時期は、CNTF を最も多く与えた時期です。したがって、この期間中に私たちは 2 つの点を証明しました。 1つ目は、視神経の微小環境を改善すれば、視神経は再生できるということです。同時に、神経栄養因子とCNTFを眼球に注入することもできます。これらの物質は視神経の再生能力を大幅に高めることができます。

この研究が完了した後、それは新たな状況を切り開くことに等しかった。世界中のさまざまな研究室がこれに非常に興味を示しました。彼らはさまざまな方法を用いて視神経の再生が本当にこのようなものなのかを確認し、研究によってそれが実際に当てはまることが確認されました。例えば、遺伝子組み換えを行ったり、異なる神経栄養因子を注入したりして、体内環境の改善に特に注意を払っています。しかし、関連する研究はすべて動物を対象に行われており、これらの方法を人間に転用することは困難です。さまざまな理由については詳しく説明しません。私がもっと心配しているのは、その研究結果が最終的に人間に応用できるかどうかです。

05/視覚システムの再構築を促進する新たな研究開発成果

そこで私は最近、北京首都医科​​大学の李暁光教授と協力し、彼の非常に革新的な方法を用いて研究を行いました。この方法は何ですか?先ほど、CNTF は神経再生を促進すると述べましたが、注射できるのは 1 回か 2 回だけです。李暁光教授の方法は、CNTFを物質を通して入れ、ゆっくりと放出させるというものです。さらに、彼の素材は非常に安全です。それで私たちはこのプロジェクトに協力して取り組み、結果は本当に良かったです。

私たちの実験では、成体ラットの視神経を完全に切断し、そこにチューブを入れました。このチューブにはCNTFとキトサンが含まれています。その後、機能が回復したかどうか、そして最終的に望ましい形状を達成できるかどうかを追跡します。したがって、私たちの結果は、CNTF とキトサンが成体哺乳類の視覚系の再構築を促進し、視神経の重度の損傷後の修復の可能性を強調できることを示唆しています。この点では、当社の現在の技術は非常に安全です。

▲毛様体神経栄養因子キトサンの研究開発チームメンバー

上の写真は当社の研究開発チームのメンバーです。真ん中が李暁光教授と劉博士です。私たちは一緒にこの仕事を完了しました。

▲毛様体神経栄養因子キトサンの特徴

この作品を紹介させてください。まずは上の写真を見てみましょう。これが私たちが使用する材料です。キトサンは無毒で生分解性なので、非常に安全です。ゆっくり放出するとどれくらい持続しますか? 12週間続くこともあり、非常に長い期間です。これまでは眼球内にCNTFを1～2回しか注入できませんでしたが、今回はCNTFが長時間存在し、視神経の再生を促進することができます。

下の図に示すように、視神経の真ん中の 2 ミリメートルを除去し、キトサンと CNTF を含むチューブを挿入します。

▲視神経断裂と生体活性物質の移植

この実験は、切断領域全体に残留繊維がないことを確認する必要があるため、非常に重要です。これまでの多くの研究では、圧迫損傷の可能性を常に排除することができなかったため、私たちの実験結果はこの問題を完全に解決します。私たちは動物を7週間生存させ、その後その組織学と機能性を研究しました。私たちが使用したものの 1 つは、再生繊維の経路を追跡できる CTB と呼ばれるものです。脳には上丘、外側膝状体、視交叉上核など多くのターゲットがあります。以下に結果を示します。

▲脳内の視覚に関わる領域に神経節細胞の軸索が再生する

上の写真からわかるように、視神経の再生は視交叉上核で起こります。赤色は、CTB を使用して視神経を追跡し、視神経がこれらのターゲットに関連していることを確認していることを表しています。さらに、瞳孔として機能する前蓋内のオリーブ核も確認しました。それがつながっていることがわかり、次に外側膝状体を見てみると、赤いものがたくさんあり、これもこれとつながっていることが示されていました。

▲脳の視覚関連領域（上丘）に神経節細胞の軸索が再生する

そして、上丘には明らかに多くのつながりがあり、これは明らかに非常に説得力のある研究です。もちろん、この研究で最も重要なことはシナプスがあるかどうかなので、電子顕微鏡を使ってそれを追跡します。以下は電子顕微鏡による観察結果です。そこには再生されているだけでなく、つながっていることもはっきりとわかります。

▲外側膝状体シナプスの再構築

もちろん、最終的にはこの機能があるかどうかを確認する必要があります。いくつかのテストを実施し、結果は以下のとおりです。まず、瞳孔の反射を見てください。再生は有用であることが判明しました。この素材を使ったCNTFは便利です。役に立たなければ、見えなくなってしまいます。

▲視覚機能の回復

下の図から、ネズミは暗い場所に逃げることを好むことがわかります。実際、その通りです。

▲視覚機能の回復

さらに、ここに「ビジュアルクリフ」と呼ばれる概念があることに気付きました。ビジュアルクリフとは何ですか?私たちは高い所を見ても外に出る勇気がありませんが、どうして高い所が見えるのでしょうか。マウスは神経が再生すると視覚の崖を見ることができるので、この機能を備えていることになります。

この点に関する私たちの研究を要約すると、まず、網膜神経節細胞の軸索の長距離再生を促進しました。第二に、網膜神経節細胞の新しく形成された軸索のミエリン鞘の形成を促進しました。 3 つ目は、結合軸索を含む網膜神経節細胞を保護し、最も重要な点として、機能を回復したことです。

▲CNTFキトサンの役割

したがって、一般的に、視神経の研究は、私たちが物を見るために使用する光に関係しており、視神経と脳のつながりは非常に重要です。さらに、私たちの視覚系には非画像化機能もあります。たとえば、特定のものを見ると、幸せを感じたり、不幸を感じたりします。次のステップについては引き続き検討していきます。

▲研究分野：光の非画像機能

この研究にはどのようなブレークスルーや革新があるのでしょうか?私たちはこの研究を行うために、人間に応用できる技術を使用しています。次のステップはサルで実験を行うことであり、その後すぐに人間に適用される予定です。

06/10代の若者へのアドバイス

最後に、若い人たちへのアドバイスをいくつかお伝えしたいと思います。若者として、目標を持つことは非常に重要です。なぜなら、目標があって初めて、自分の運命をコントロールできるからです。おそらく、人それぞれの未来は違うのでしょう。学生の中には、医者、音楽家、エンジニア、科学者になりたいと願う人もいます。科学者になるのは素晴らしいことだと思います。なぜ？科学者であれば、毎日、あらゆる時間帯にさまざまなことをすることができ、好きなことをすることができます。政府も資金援助を行っています。同時に、多くの科学者があなたに関連したことをするので、世界中に友達ができるでしょう。

目標が決まったら、積極的に行動しなければなりません。そして、非常に重要な点の一つは、自己改善です。実際、この4つの単語は易経の「乾坤」から来ています。この 4 つの言葉は私に大きな影響を与えました。皆さんが自己改善に努め、毎日より良くなるよう動機づけられることを願って、この言葉を皆さんに贈ります。

さらに、皆さんも基本的なスキルのトレーニングを軽視しないでほしいと思います。学校で学ぶさまざまなことをすべて学ぶべきです。目標を達成する過程では、一歩一歩進むごとに異なる感情を抱くことになりますが、このプロセスは非常に興味深いものです。また、ある目標を達成した後に新たな目標を設定することもできます。

私はまた、学生たちに、win-win の考え方を持ち、自分自身と他人に利益をもたらすように強く勧めています。なぜなら、この社会で生き残るためには、さまざまな人々の助けが必要だからです。家では、家族があなたを助けてくれます。学校では、クラスメイトがあなたを助けてくれます。社会に出たら友達もとても大切になります。したがって、自分の利益だけでなく、他人の利益も考慮する必要があります。これを「win-win思考」といいます。なぜ私は「トラブルを招く」ことを主張するのでしょうか?学部生の頃、私はある場所で働いていましたが、自分の仕事ではないことを積極的に見つけようとしていました。他の人たちは、私が喜んで助けてくれるなら、将来彼らも私を助けてくれるだろうと思うでしょう。これが仏教における因果関係です。今後の成長にとても役立つと思います。

ですから、中学校で勉強しているのだから、中学校という違った環境も有効活用すべきです。私たちの脳はスポンジのようなものです。こんなに良い学校で勉強できるなんて、あなたは本当に幸運です。いろいろなことをよく学ぶべきです。

もう一つのことは、あなたの人生の目標は、実際に経験するにつれて向上し、昇華されるということです。アメリカのMITで勉強していたとき、私は本当に科学者になりたいと思っていました。どうすればもっと上手に学べるだろうか？私は科学者の伝記をたくさん読みます。 7～8週間にわたって、週に1冊の本を読むことができました。最終的に、私は何人かの科学者がどのように研究を行っているかをよく理解することができました。これは科学者だけのものではありません。例えば、医者やエンジニアになりたいのであれば、この方法も検討できます。

▲ スペインの科学者でノーベル賞受賞者のカハール

上の人物は私がとても尊敬しているカハールです。彼はスペイン人で、ノーベル賞を受賞し、非常に愛国心が強いです。これらの科学者には国境はないが、一つ共通点があることに気づいた。それは、彼らは皆、自分の国をとても愛しているということだ。

最後に、いくつかアドバイスをしたいと思います。たとえば、積極的に勉強することに加えて、活動的であること、毎日運動すること、精神的な問題を考慮すること、重要なことを優先すること、信頼できる人になることも必要です。これらはあなたの将来の発展にとって非常に重要です。

まとめると、皆さんが自分の目標を追求し、積極的に行動し、自己改善に努め、家族や国への愛着を持つことができることを願っています。ご存知のとおり、私たちの国は素晴らしい学習環境を提供しています。皆さんは国の将来を担う存在ですから、この分野でさらに学び、国のためにさらに貢献していただければと思います。

また、私たちもwin-winの考え方を持ち、自分と他人に利益をもたらし、元気でいること、自分自身に価値を加えること、楽観的で前向きであることなどが必要です。皆さん、ありがとうございます。

- 終わり -

記事やスピーチは著者の見解を表すものであり、万向月社の立場を表すものではありません。