私たちが毎日何気なく吸っている空気が、脳に静かな異変をもたらし、認知症のリスクを高めているかもしれない。そんな衝撃的な可能性を示唆する研究が発表されました。ジョンズ・ホプキンス・メディスンの研究チームが、大気汚染と、パーキンソン病やレビー小体型認知症との間に存在する分子レベルのつながりを突き止めたのです。環境要因が私たちの脳内でどのようにして有害な変化を引き起こすのか、そのメカニズムに迫る最先端の研究をご紹介します。
ジョンズ・ホプキンス・メディスンとその共同研究者からなるチームは、大気汚染とレビー小体型認知症の発症リスク増加との間に存在する可能性のある分子的な関連性を明らかにしたと発表しました。この発見は、環境要因がどのようにして神経変性を引き起こす有害なタンパク質の変化を脳内で誘発するのかを示す、増え続ける証拠の一つとなります。
レビー小体病は、脳内でのα-シヌクレインというタンパク質の異常な蓄積を特徴とする一群の神経変性疾患です。レビー小体として知られるこれらの凝集体は、パーキンソン病やレビー小体型認知症といった疾患の目印です。
2025年9月4日に科学雑誌『Science』に掲載されたこの研究は、微小粒子状物質への曝露とこれらの疾患の発症リスク上昇とを結びつける10年間の研究に基づいている、と筆頭研究者で上級著者のシャオボー・マオ博士（Xiaobo Mao, PhD）は述べています。マオ博士はジョンズ・ホプキンス大学医学部の神経学准教授であり、同大学細胞工学研究所のメンバーでもあります。PM2.5は、産業活動、家庭での燃焼、山火事、自動車の排気ガスなどから生じる微小な粒子です。この『Science』掲載論文のタイトルは「Lewy Body Dementia Promotion by Air Pollutants（大気汚染物質によるレビー小体型認知症の促進）」です。
今回の新しい研究で、マオ博士のチームは、マウスをPM2.5に曝露させると、異常なα-シヌクレインの凝集体形成が誘発されることを発見しました。これらの有毒なタンパク質クラスターは、レビー小体型認知症患者の脳内で見つかるものと、重要な構造的および疾患関連の特徴を共有していました。
「私たちは、大気汚染への曝露後に形成されるレビー小体の新しい株を特定しました」とマオ博士は言います。「この株を定義することで、レビー小体を特徴とする神経変性疾患の進行を遅らせることを目的とした将来の薬剤開発のための特定の標的を確立したいと考えています。」
この研究は、2000年から2014年の間に神経変性疾患で入院した米国の患者5,650万人の病院データ分析から始まりました。チームは、レビー小体関連疾患で初めて入院した患者に焦点を当て、彼らの郵便番号データを使用してPM2.5への長期曝露を推定しました。科学者たちは、これらの郵便番号地域におけるPM2.5濃度が四分位範囲で1増加するごとに、パーキンソン病認知症のリスクが17%高く、レビー小体型認知症のリスクが12%高くなることを見出しました。
「私たちが明らかにした統計的関連性は、以前の研究がアルツハイマー病と関連認知症をすべて一緒にまとめて分析したときに見出されたものよりもさらに強力です。これは、レビー小体の形成が、より深い生物学的調査を必要とする極めて重要な経路である可能性を浮き彫りにしています」と、研究の共同筆頭著者であり共同責任著者でもあるコロンビア大学メールマン公衆衛生大学院の生物統計学助教、シャオ・ウー博士（Xiao Wu, PhD）は述べています。「私たちは、研究者たちがレビー小体に関連する認知症のサブタイプに焦点を当てた疫学研究と分子研究の両方を行うきっかけとなることを願っています。」
PM2.5曝露とレビー小体型認知症との間のこの関連性の生物学的理由を探るため、マオ博士のチームは、正常なマウスと、α-シヌクレインタンパク質を欠くように遺伝子改変されたマウスの両方を、10ヶ月間にわたって隔日でPM2.5汚染に曝露させました。
「正常なマウスでは、脳の萎縮、細胞死、認知機能の低下といった、レビー小体型認知症と同様の症状が見られました」と、研究協力者であるテッド・ドーソン博士（Ted Dawson, PhD）は言います。ドーソン博士は、ジョンズ・ホプキンス大学の神経変性疾患に関するレナード＆マドリン・アブラムソン記念教授であり、細胞工学研究所の所長です。「しかし、α-シヌクレインを欠くマウスでは、脳に有意な変化は見られませんでした。」
次に研究者たちは、若年発症型パーキンソン病に関連するヒトの遺伝子変異（hA53T）を持つマウスを研究しました。5ヶ月間のPM2.5曝露の後、これらのマウスは広範囲にわたるα-シヌクレインのポケットを形成し、認知機能の低下を経験しました。生物物理学的および生化学的分析を通じて観察されたこれらのタンパク質凝集体は、自然な老化の過程で形成されるものとは構造的に異なっていました。
研究者たちはまた、大気汚染の影響が場所によって異なるかどうかを判断しようとしました。彼らは、中国、ヨーロッパ、米国の別々のPM2.5サンプルに曝露されたマウスが、同様の脳の変化とα-シヌクレインのポケット形成を示したことを見出しました。
「これは、PM2.5の有害な影響が、異なる地域間で広く一貫している可能性を示唆しています」と、研究の共同筆頭著者であり、ジョンズ・ホプキンス大学医学部の博士研究員であるハイチン・リウ博士（Haiqing Liu, PhD）は述べています。
研究者たちによると、PM2.5に曝露されたマウスの脳における遺伝子発現の変化は、レビー小体型認知症のヒト患者で見られるものと著しく類似していました。
「これは、汚染が有毒なタンパク質の蓄積を引き起こすだけでなく、ヒトの脳内で疾患関連の遺伝子発現の変化を駆動する可能性があることを示唆しています」と、共同著者であるシジョン・ハン博士（Shizhong Han, PhD）は言います。ハン博士は、リーバー脳発達研究所の主任研究者であり、ジョンズ・ホプキンス大学医学部の精神医学・行動科学の准教授です。
「私たちは、PM2.5曝露とレビー小体型認知症の伝播との間の中心的な分子レベルのつながりを特定したと確信しています」とマオ博士は述べています。
神経変性疾患において遺伝的要因は重要な役割を果たしますが、人々は汚染への曝露を潜在的にコントロールすることができる、と研究者たちは言います。
「私たちの次の目標は、大気汚染中のどの特定の成分がこれらの効果を引き起こしているのかを突き止めることです」と、研究の共同筆頭著者であり、ジョンズ・ホプキンス大学医学部の博士研究員であるシャオディ・チャン博士（Xiaodi Zhang, PhD）は述べています。「それを理解することは、有害な曝露を減らし、疾患のリスクを下げるための公衆衛生上の取り組みを導くのに役立つでしょう。」
