知られざる第4の髄膜,SLYMの発見
寄稿 森 勇樹
2023.04.03 週刊医学界新聞(通常号):第3512号より
デンマーク・コペンハーゲン大学と米国ロチェスター大学の神経科学研究グループは,クモ膜下腔にその領域の脳脊髄液(CSF)を2区画に分ける薄い膜が存在することを発見した1)。これまで髄膜は硬膜・クモ膜・軟膜の3層から成るとされてきたのに対して,知られざる「第4の髄膜」の存在が示されたのである。
新しく特定されたこの膜には免疫細胞が多く駐屯し,脳を「監視」している可能性が示された。今回の発見は,生体に近い形で詳細な構造を観察する組織解剖学の新しい技術と,研究者の鋭い観察眼,そして脳の生きた構造・機能を視覚化・評価したいという神経科学者たちの想いから至ったものである。
筆者は本論文の共著者の1人として,この第4の髄膜の発見に携わった。本稿では,研究に至る経緯や論文の概要,今後の展望について,サイドストーリーも含めて解説する。
グリンパティックシステムの発見とCSF循環の謎
デンマークと米国の2つの大学にまたがって研究室を運営するマイケン・ネダーガード教授は,2012年に発表した脳内老廃物の排出機構「グリンパティックシステム」2)の発見者であり,この研究領域の第一人者である。「脳のリンパ系」とも呼ばれるこのシステムは,睡眠時にCSFの流入を促して「脳の清掃」を加速させ3),またこのシステムがダメージを受けると脳損傷後の治癒が阻害され,アルツハイマー病など神経変性疾患の原因となる毒性タンパク質の蓄積につながる。それらの証拠が次々と挙げられ4),グリンパティックシステムの発見以降この領域の研究は活性化した。2015年には脳を取り巻く髄膜リンパ管が発見され5, 6),CSFが中枢神経系において擬似的なリンパ系として機能するという概念が多くの研究によって裏付けられてきた。
一方で,CSFの再吸収はクモ膜顆粒を介して静脈洞に排出されると考えられてきたが,実は齧歯類でこの現象は確認されていない。発見から10年にわたってグリンパティック経路に沿ったCSFの研究が続けられてきたにもかかわらず,クモ膜下腔という大きな空洞内でCSFがどのようにして運ばれるかはまだ明らかにされていないのだ7, 8)。
ネダーガード教授はこのミッシングリンクを埋めるべく,頭部全体のグリンパティックネットワークを視覚的に評価できないかと考えていた。そこで声を掛けたのが,コペンハーゲン大学の同僚で,神経解剖学の恩師でもあるキェルド・モルゴー教授であった。モルゴー教授は,脳の発達と血液脳関門に関する神経組織学研究に長年携わってきた。いったんは研究を離れ,コペンハーゲン大学学長,医学部長を歴任したが,10年ほど前に再び研究現場に戻ってきた。80歳となった今でも,学生指導の傍ら,研究室で熱心に顕微鏡をのぞきこむ現役の研究者である。
ありのままの状態を保って脳とその周囲組織を観察
ネダーガード研がリンパ組織の検出に用いているProx1-EGFP+レポーターマウスが,モルゴー教授の組織学教室に持ち込まれた。ここで重要だったのは「ありのままの状態を保って脳とその周囲組織を観察」することであった。そうすることで,微細で脆弱なリンパ組織を傷つけることなく観察できると考えたからだ。
モルゴー教授は,頭蓋骨を含めた頭部全体を石灰除去剤に1か月間浸した。組織を柔らかくすることで,頭蓋を取り外さなくても毛・皮膚・骨・髄膜・脳の構造をそのままに,頭部全体の組織切片を作ることができるからだ。そうしてできた連続切片中のProx1+リンパ管を観察した。そこにはモルゴー教授の50年の組織学研究経験の中でも見たことがない,たった1細胞ほどの厚みのメッシュ状の膜があり,他の髄膜層とは別の膜であるように思われた。彼はこれを「クモ膜下リンパ様メッシュ膜(Subarachnoid LYmphatic-like Mesh and Membrane:SLYMM)」と仮に名付けた。
2人の教授はこの発見に驚き,大いに喜んだが,SLYMMがアーチファクト(技術的なエラー)でないことを確認しなければならない。ネダーガード研のグループは,生きたマウスのクモ膜下腔の外側表層区画に赤色のマイクロビーズを,内側深層区画に青色のマイクロビーズをそれぞれ注入し,SLYMMを挟んだ2層の描出を試みた。ビーズの動きを観察することで,この膜が互いに通過できるものなの......
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森 勇樹(もり・ゆうき)氏 デンマーク・コペンハーゲン大学Center for Translational Neuromedicine, Associate Professor/Preclinical MRI Core Facility, Director
2005年明治国際医療大大学院修了。09~13年阪大IFReCポスドク,13~17年同助教。17年より現職。理研生命機能科学研究センター客員研究員。主な研究分野は前臨床バイオイメージング。主にMRIやSPECT/CTを用い,中枢神経系および免疫疾患,ならびにグリンパティック機能評価を中心とした生命現象のin vivoおよび分子イメージング研究を行っている。
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