20億超の細胞を解析!「PanSci」が解き明かす老化の分子・細胞基盤とは?

老化とは単なる細胞の損傷の蓄積なのか? それとも、発達のように異なる段階を経るプロセスなのか?この問いに対する新たな答えを示す研究が発表されました。2024年11月28日付のScience に掲載された研究では、単一細胞トランスクリプトーム・アトラス「PanSci」 が構築され、マウスの生涯を通じて 2,000万以上の細胞 の変化が詳細に解析されました。

論文タイトルは、「A Panoramic View of Cell Population Dynamics in Mammalian Aging(哺乳類の老化における細胞集団動態の全体像)」 であり、ロックフェラー大学(The Rockefeller University) のジュンユエ・カオ博士(Junyue Cao, PhD) が主導したものです。

このアトラスは、以下のような老化の新たな側面を明らかにしました。

 

性差に基づく老化の細胞動態の違い

免疫細胞の全身的・臓器特異的な変化

老化に関連する細胞の増減とリンパ球の役割

特定のライフステージごとに劇的に変化する細胞集団の発見

これらの知見は、老化を理解するための新たな枠組みを提供し、加齢関連疾患の治療標的を特定する手がかりとなる可能性を秘めています。

 

老化は直線的なダメージの蓄積ではない? 新たな「段階的老化モデル」

 長年にわたり、老化は 単純な損傷の蓄積によるプロセス と考えられてきました。しかし、本研究では、老化は発達のように異なるライフステージごとに大きく変化する ことが示されました。

特に、マウスのライフステージごとに特徴的な細胞変化 が見られました。

 

初期成人期(3〜12か月)

脂肪組織・筋肉・上皮細胞系の特定細胞群が減少

代謝や組織修復に関与する細胞が減ることで、加齢に伴う機能低下の要因となる可能性

 

後期成人期(12〜23か月) 

免疫細胞の急激な増殖

炎症の増加や免疫バランスの変化が、老化や慢性疾患の進行に影響

この知見は、老化関連疾患の治療介入を行うタイミングの重要性 を示唆しています。

例えば、特定の細胞変化が起こる前に 抗老化治療を介入 することで、加齢による疾患リスクを軽減できる可能性があるのです。

 

PanSci:史上最大規模のシングルセル解析が明かす細胞老化の全貌

カオ博士らの研究チームは、623のマウス組織サンプルから21,786,931個の細胞を解析 し、5つのライフステージ にわたる 14種類の臓器・組織 の変化を詳細にマッピングしました。

その結果、3,000種類以上のユニークな細胞状態と、200以上の老化に関連する細胞集団 を特定しました。

特に、リンパ球(免疫細胞の一種) が加齢による細胞変化に深く関与していることが明らかになりました。

加齢に伴い、特定の細胞集団がリンパ球依存的に増殖することが確認されており、これは 免疫系が老化の進行に大きく寄与する可能性 を示唆しています。

 

老化の「細胞オミクス」戦略—治療標的の同定へ 

カオ博士は、「PanSciは、老化における 細胞レベルの調節ネットワーク を解明する基盤となる」と述べています。

 この「細胞オミクス(cell-omics)」戦略により、以下のような新たな展開が期待されます。

 

老化関連疾患(がん、神経変性疾患、代謝疾患)の治療標的の発見

加齢に伴う細胞変化の「分子タイミング」の特定

高精度なアンチエイジング治療の開発

カオ博士は、「PanSciは、従来のゲノム解析がもたらした進歩と同様に、老化研究において革命的な進展をもたらす可能性がある」と強調しています。

写真:ジュンユエ・カオ博士(Junyue Cao, PhD)

[Science abstract]

この記事の続きは会員限定です