私たちの脳、それは宇宙と同じくらい神秘に満ちた場所です。もし、その複雑な脳が作られていく過程を、細胞一つひとつのレベルで詳細に記した「地図」があったらどうでしょうか？デューク・シンガポール国立大学（Duke-NUS）医学部の研究チームが、まさにその「脳の設計図」とも呼べる、極めて包括的なシングルセル解析（single-cell analysis）マップを完成させました。この発見は、パーキンソン病をはじめとする神経疾患の新たな治療法開発に向けた、大きな一歩となります。
デューク・シンガポール国立大学の研究者が脳の発生プロセスを解明：パーキンソン病治療に新たな光
デューク・シンガポール国立大学（Duke-NUS）医学部とその共同研究者たちは、ヒトの脳の発生に関する最も包括的なシングルセル解析（single-cell analysis）マップの一つを作成しました。このアトラス（地図）は、ほぼすべての細胞タイプ、それらの遺伝的特徴、そして細胞がどのように成長し、互いに影響し合っているかを捉えています。また、高品質なニューロンを生成するための、クラス最高の実験手法の基準も示しており、パーキンソン病やその他の脳疾患に対する新しい治療法の実現に向けた重要な前進となります。
パーキンソン病は、シンガポールで2番目に多い神経変性疾患であり、50歳以上の1,000人に約3人が罹患しています。この疾患は、運動や学習を制御する化学物質ドパミンを放出する細胞である「中脳ドパミン作動性ニューロン（midbrain dopaminergic neurons）」にダメージを与えます。将来的にこれらの細胞を修復・再生することができれば、震えや運動能力の低下といった症状の緩和に役立つと期待されています。
研究室で育てられたこれらのニューロンが、どのように発達するのかをより深く理解するために、デューク・シンガポール国立大学のチームは「脳シングルセル2段階マッピング（BrainSTEM: Brain Single-cell Two tiEr Mapping）」と呼ばれる2段階のマッピング・フレームワークを構築しました。シドニー大学を含むパートナーと協力し、胎児の脳から約68万個の細胞を分析して、細胞全体の景観をマッピングしました。
さらに、第2段階の高解像度な投影では中脳に焦点を当て、ドパミン作動性ニューロンをより高い精度で特定しました。この「包括的なリファレンスマップ」によって、世界中の科学者が、作製した中脳モデルが実際のヒトの脳と比較してどれほど正確であるかを評価するための標準（基準）を手にすることになります。
デューク・シンガポール国立大学医学部の神経科学・行動障害プログラムのMD-PhD候補生であり、本論文の筆頭著者の一人であるヒラリー・トー博士（Hilary Toh, PhD）は次のように述べています。 「私たちのデータ駆動型のブループリント（設計図）は、科学者がヒトの生物学を忠実に反映した、高品質な中脳ドパミン作動性ニューロンを効率的に作製することを支援します。このような品質の移植片は、細胞療法の有効性を高め、副作用を最小限に抑えるために不可欠であり、パーキンソン病と共に生きる人々に代替療法を提供する道を開くものです」
2025年10月31日付の学術誌『Science Advances』に掲載されたこの研究では、中脳細胞を育てるために使用されている多くの手法が、意図せず他の脳領域の細胞も生成してしまっていることが判明しました。これは、これらの標的外の細胞を検出し除去するために、実験技術とデータ解析の両方を改善する必要があることを示しています。本論文のタイトルは「BrainSTEM: A Single-Cell Multiresolution Fetal Brain Atlas Reveals Transcriptomic Fidelity of Human Midbrain Cultures（BrainSTEM：シングルセル多解像度胎児脳アトラスが解明するヒト中脳培養のトランスクリプトーム忠実度）」です。
デューク・シンガポール国立大学計算生物学センターの主任研究員であり、本研究のシニアオーサーであるジョン・オウヤン博士（John Ouyang, PhD）は次のように述べています。 「脳をシングルセル解像度でマッピングすることにより、BrainSTEMは、わずかな標的外の細胞集団さえも区別できる精度を私たちに与えてくれます。この豊かな細胞の詳細は、患者のグループ分けや、神経変性疾患に対する標的療法の設計を変革する人工知能（AI: artificial intelligence）モデルの重要な基盤となります」
同じくシニアオーサーである、デューク・シンガポール国立大学神経科学・行動障害プログラムのアルフレッド・サン博士（Alfred Sun, PhD）は、次のように付け加えました。 「BrainSTEMは、脳のモデリングにおける大きな前進を意味します。厳密なデータ駆動型のアプローチを提供することで、パーキンソン病のための信頼性の高い細胞療法の開発を加速させるでしょう。私たちは、次世代のパーキンソン病モデルが真にヒトの生物学を反映することを保証する、新しい基準を打ち立てようとしています」
研究チームは、この脳アトラスをオープンソースのリファレンスとして提供し、多段階マッピングのプロセスをすぐに利用可能なパッケージとして公開する予定です。BrainSTEMは、脳内のあらゆる細胞タイプを選別するために適用できるフレームワークであるため、世界中の研究室がこれを導入することで、神経科学全般における知見を深め、ワークフローを洗練させ、発見を加速させることができます。
デューク・シンガポール国立大学の研究担当シニア副学部長であるパトリック・タン博士（Patrick Tan, PhD）は次のように述べています。 「この研究はベンチマークを再定義し、複雑な生物学的システムにおける細胞の詳細を捉えるために多段階マッピングが不可欠であることを確立しました。ヒトの中脳がどのように発達するかをこれほど詳細に明らかにすることで、私たちはパーキンソン病の研究と細胞療法を加速させ、より良いケアを届け、病気と共に生きる人々に希望を提供していきます」
本研究は、シドニー大学とデューク・シンガポール国立大学の共同助成金や、アイダ・C・モリス・フォーク財団の寄付による「デューク・シンガポール国立大学パーキンソン病研究基金」などの支援を受けて行われました。
写真：顕微鏡下の中脳のドーパミン作動性ニューロン。 (Credit: Hilary Toh, Duke-NUS Medical School)
