特集
最先端の生体観察で迫る、脳の白質機能と神経疾患の病態解明
-感覚情報科学分野-
感覚情報科学分野
加藤 大輔 大学院教授
NMS Medical Insights Report
NMS Medical Insights Report
光で脳細胞を操り、病気の根っこに迫る。基礎と臨床をつなぐ神経科学の最前線
当分野は、神経細胞とそれを支える「グリア細胞」の機能連携がどのように高次脳機能を生み出し、その破綻が神経精神疾患へどうつながるのかを解明することを目指しています。対象とする疾患はアルツハイマー型認知症をはじめ、小児期の難治性てんかん(ドラベ症候群など)や発達障害、網膜神経回路の障害など多岐にわたります。さらに、生理学や解剖学といった基礎医学に加え、理学・工学など異分野とも積極的に連携しながら、最先端の生体イメージング技術や光遺伝学(光を用いて特定の細胞活動を精密にコントロールする技術)を駆使した解析を進めています。神経内科での臨床経験を背景に、基礎医学と臨床医学の架け橋となり、病態の根本的なメカニズム解明から新たな診断・治療法の開発へとつながる研究を推進しています。
脳の「配線のタイミング」が狂うとき | 白質のオリゴデンドロサイトが解き明かす認知機能低下の入口
私たちは脳の白質(神経線維が集まる脳の情報伝送ケーブル)に着目し、特に神経信号の伝導速度を調整するオリゴデンドロサイト(グリア細胞の一種)と、それが形成する髄鞘(軸索を覆う多層構造)の機能解明に注力しています。この細胞の機能不全によって神経信号の伝わるタイミングにばらつきが生じ、運動学習障害を引き起こすこと(図1)や、認知機能低下に先駆けてオリゴデンドロサイトの活動の変化が起きることを明らかにしてきました。
現在は、2光子ホログラフィック顕微鏡という最先端の光学技術を駆使しています。これは、ホログラフィー技術によってレーザー光を自在に制御し、光の形や照射パターンを立体的に変えられる技術です。これによって生体内の狙った特定の1個の細胞だけをピンポイントに光刺激して目印をつけ、細胞を見失うことなく追跡的に観察し続けることが可能になります。これを用いて、細胞レベルでの形態・機能・分子情報を統合的に解析し、脂質代謝異常と高次脳機能障害の関連を解き明かす研究を進めています。
アルツハイマー型認知症の「目印」を探せ | 脂質代謝異常から迫る新バイオマーカー
白質障害やオリゴデンドロサイトの脂質代謝異常に関するメカニズムが解明されることで、アルツハイマー型認知症において、病気の進行度や発症リスクを早期に予測する客観的なバイオマーカー(病気の目印)の確立につながる可能性があります。将来的に脳MRI画像検査などと組み合わせることで、一人ひとりの病態に応じたより適切な治療方針の判断に役立つことが期待されます。また、従来の神経細胞そのものだけでなく、グリア細胞や髄鞘の保護・機能調整という新たな切り口からの治療標的の同定が期待されます。さらに小児難治性てんかんや網膜疾患の研究とも連携し、幅広い中枢神経系疾患の新たな治療法の開発へ貢献することを目指しています。
「なぜ白質の障害が病状を左右するのか」| ベッドサイドの疑問が臨床医を基礎研究へ向かわせた
神経内科の臨床医として患者さんの診療にあたっていた2000年代、アルツハイマー型認知症をはじめとする病気の発症メカニズムに強い関心を抱きました。そのなかで、病気の進行がとりわけ早い患者さんの脳MRI画像を確認した際、白質に障害がある方ほど進行が早いという明確な傾向に気づいたことが転機となりました。「なぜ白質の障害がこれほど病状を左右するのか」という臨床現場での切実な疑問を突き詰めるため、病態の根本に迫る基礎研究への転身を決意しました。ベッドサイドで患者さんと向き合い、目の前の画像から感じた問題意識こそが、現在に至る私の研究者としての原点です。
臨床の問いを、基礎の力で「見える」ものに
大切にしているのは「臨床と基礎の双方向の対話」です。臨床医が抱く「こういう現象が見えたら」という現場の切実な課題に寄り添い、最先端のイメージング技術を駆使して可視化や検証に挑む姿勢を信条としています。生命現象の真理を探求する基礎研究を、常に患者さんの未来や医療の進歩へ結びつけて捉えることを忘れません。また、研究室においては自由で活発な議論を促し、責任感・共感・寛容さを持ってお互いを高め合えるチームづくりを重視しています。
学部生から「本物の研究」に触れる | 脳の謎に挑む最前線へ
当分野では、医学部1・2年生の早期から基礎研究に触れる機会を設け、3年生の研究室配属などでも最先端の科学を肌で実感できる環境を整えています。学生自らがデータを得て論理的思考を深め、学会発表につなげるなど着実な経験を積んでいます。
大学院教育では、学生が主体的に課題を設定し遂行する力を養う個別指導を重視しています。基礎医学専攻者にとどまらず、多様な臨床講座からの大学院生も積極的に受け入れ、臨床現場の疑問を基礎研究で解明する共同研究・指導を推進しています。出身学部・学科を問わず、自由で活発な議論を通じて、自立した研究者や論理的思考力を持つ医療人を育成しています。未知の脳機能を解き明かす感動をぜひ一緒に分かち合いましょう。
「見える化」で病態を解き明かす | 脂質代謝と神経回路から切り拓く認知症研究
神経精神疾患や加齢に伴う脂質代謝障害が神経回路活動に与える影響を解明し、アルツハイマー型認知症などの早期診断につながるバイオマーカーの確立や創薬基盤の創出を目指します。また、これまで培ってきた生体イメージング技術を活かし、脳神経系にとどまらず多様な生体組織の細胞可視化を通じて、学内・学外の各診療科との共同研究を積極的に推進していきます。臨床医が抱く課題を先端の観察技術で解決し、生命現象や病態の深い理解へと還元することが私の使命だと考えています。教室全体として独創的で質の高い研究を展開し、未来の医学をリードする人材を育てる拠点づくりに尽力してまいります。
プロフィール
加藤 大輔大学院教授(感覚情報科学分野)
2002年 名古屋市立大学医学部卒業
2002年 名古屋市立大学病院第2内科 臨床研修医
2004年 公立陶生病院神経内科 専攻医・医員
2008年 名古屋市立大学病院神経内科 臨床研究医
2013年 名古屋市立大学大学院医学研究科修了
2013年 生理学研究所 特別協力研究員
2014年 名古屋市立大学病院神経内科 助教
2017年 米国マウントサイナイ医科大学 博士研究員
2019年 神戸大学大学院医学研究科システム生理学 特命助教
2019年 名古屋大学大学院医学系研究科 機能形態学講座分子細胞学分野 助教
2021年 名古屋大学大学院医学系研究科 機能形態学講座分子細胞学分野 講師
2024年 日本医科大学大学院医学研究科 感覚情報科学分野(システム生理学) 大学院教授
掲載日:2026/11/09