脳内で働く神経・免疫細胞間コミュニケーションの新たな様式を解明~今まで治療法がなかったSandhoff病の発症メカニズムの解明と治療法の確立に期待~

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2025-09-24 九州大学

九州大学の研究チームは、脳内で神経細胞と免疫細胞が情報をやり取りする新しい仕組みを発見した。従来、神経細胞間のシナプスや、免疫細胞が分泌するサイトカインを介した作用が主と考えられていたが、本研究では神経細胞が放出する小胞(エクソソーム様構造体)が免疫細胞に直接取り込まれ、遺伝子発現を変化させることが確認された。これにより免疫細胞の応答性が調節され、炎症や神経疾患の進展に影響する可能性が示唆される。発見は神経・免疫連関の理解を深めるとともに、アルツハイマー病や多発性硬化症などの新規治療法開発に繋がると期待される。

脳内で働く神経・免疫細胞間コミュニケーションの新たな様式を解明~今まで治療法がなかったSandhoff病の発症メカニズムの解明と治療法の確立に期待~

<関連情報>

Hex-GM2-MGL2を介したミクログリアとニューロンのクロストークが脳の恒常性を維持する Microglia–neuron crosstalk through Hex–GM2–MGL2 maintains brain homeostasis

Maximilian Frosch,Takashi Shimizu,Emile Wogram,Lukas Amann,Lars Gruber,Ayelén I. Groisman,Maximilian Fliegauf,Marius Schwabenland,Chintan Chhatbar,Sabrina Zechel,Hendrik Rosewich,Jutta Gärtner,Francisco J. Quintana,Joerg M. Buescher,Thomas Blank,Harald Binder,Christine Stadelmann,Johannes J. Letzkus,Carsten Hopf,Takahiro Masuda,Klaus-Peter Knobeloch & Marco Prinz
Nature  Published:06 August 2025
DOI:https://doi.org/10.1038/s41586-025-09477-y

Abstract

As tissue-resident macrophages of the central nervous system parenchyma, microglia perform diverse essential functions during homeostasis and perturbations1. They primarily interact with neurons by means of synaptic engulfment and through the rapid elimination of apoptotic cells and non-functional synapses2. Here, by combining unbiased lipidomics and high-resolution spatial lipid imaging, deep single-cell transcriptome analysis and novel cell-type-specific mutants, we identified a previously unknown mode of microglial interaction with neurons. During homeostasis, microglia deliver the lysosomal enzyme β-hexosaminidase to neurons for the degradation of the ganglioside GM2 that is integral to maintaining cell membrane organization and function. Absence of Hexb, encoding the β subunit of β-hexosaminidase, in both mice and patients with neurodegenerative Sandhoff disease leads to a massive accumulation of GM2 derivatives in a characteristic spatiotemporal manner3. In mice, neuronal GM2 gangliosides subsequently engage the macrophage galactose-type lectin 2 receptor on microglia through N-acetylgalactosamine residues, leading to lethal neurodegeneration. Notably, replacement of microglia with peripherally derived microglia-like cells is able to break this degenerative cycle and fully restore central nervous system homeostasis. Our results reveal a mode of bidirectional microglia–neuron communication centred around GM2 ganglioside turnover, identify a microgliopathy and offer therapeutic avenues for these maladies.

医療・健康
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