遺伝子操作されたウイルスがアルコール渇望と戦う脳を助ける方法

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約1700万人の成人と850, 000人以上の青年が、2012年に米国でアルコールに関する問題を抱えていました。長期のアルコール乱用は、肝臓だけでなく、胃、心臓血管系、骨、脳にも害を及ぼす可能性があります。

慢性的な大量飲酒は、ほとんどの人がアルコール乱用やアルコール依存症と呼ぶアルコール使用障害と私たちの科学者が呼ぶ問題につながる可能性があります。 どんな名前を使用しても、それは何百万人もの人々とその家族に影響を及ぼし、社会に経済的負担をもたらす深刻な問題です。

アルコールをやめることは、薬物をやめるのと同じように難しいです。 1つの理由は、大量飲酒が実際に脳を変える可能性があることです。

テキサスA＆Mユニバーシティヘルスサイエンスセンターの研究チームは、アルコールが脳内の特定のタイプのニューロンを介して情報を処理する方法を変え、より多くのアルコールを渇望するように脳を促すことを発見しました。 時間が経つにつれて、飲む量が増えるほど変化が顕著になります。

最近の研究では、これらの変化を緩和し、遺伝子組み換えウイルスを使用して飲む欲求を減らす方法を特定しました。

アルコール使用障害には、アルコール乱用やアルコール依存が含まれ、中毒と考えることができます。 中毒は慢性的な脳疾患です。 ニューロン間の接続に異常を引き起こします。

アルコールの過剰摂取は、線条体と呼ばれる脳の領域に変化を引き起こす可能性があります。 脳のこの部分は、すべての感覚情報（たとえば、私たちが見るものや聞くもの）を処理し、動機付けや運動行動を制御する命令を送ります。

前脳にある線条体は、中毒性の薬物やアルコールの主要な標的です。 薬物とアルコールの摂取は、線条体の快楽と動機付けに関連する神経伝達物質であるドーパミンのレベルを大幅に増加させる可能性があります。

線条体のニューロンは、脳の他の部分のニューロンと比較して、ドーパミン受容体の密度が高くなっています。 結果として、線条体ニューロンはドーパミンレベルの変化の影響を受けやすくなります。

線条体のニューロンには、D1とD2の2つの主なタイプがあります。 両方が脳の他の部分から感覚情報を受け取りますが、それらはほぼ反対の機能を持っています。

D1ニューロンは行動を促す「ゴー」アクションを制御します。 一方、D2ニューロンは、行動を妨げる「ノーゴー」アクションを制御します。 D1ニューロンは青信号のように、D2ニューロンは赤信号のように考えてください。

ドーパミンはこれらのニューロンにさまざまな方法で影響を与えます。 D1ニューロンの活動を促進して緑色のライトをオンにし、D2ニューロン機能を抑制して赤色のライトをオフにします。 その結果、ドーパミンは「行動」を促進し、報酬行動に対する「行動しない」行動を抑制します。

アルコール、特に過剰な量は、線条体のドーパミン濃度を増加させるため、この報酬システムをハイジャックできます。 その結果、青信号は常にオンになり、赤信号は停止するよう指示するために点灯しません。 このため、アルコールを大量に使用すると、ますます過剰に飲むようになります。

これらの脳の変化は非常に長い時間続きます。 しかし、それらは軽減できますか？ それが私たちが知りたいことです。

まず、マウスに2本のボトルを提示しました。1本には水が入っており、もう1本には飲料水と混合した20パーセントのアルコールが入っています。 アルコールが入ったボトルは1日おきに入手可能で、マウスはどちらから飲むかを自由に決めることができました。 徐々に、ほとんどの動物は飲酒習慣を発達させました。

次に、ウイルス媒介遺伝子導入と呼ばれるプロセスを使用して、飲酒習慣を発達させたマウスの「go」または「no-go」ニューロンを操作しました。

マウスは、遺伝子を「go」または「no-go」ニューロンに送達する遺伝子組み換えウイルスに感染しました。 その遺伝子は、ニューロンを駆動して特定のタンパク質を発現させます。

タンパク質が発現した後、それを認識して結合する化学物質をマウスに注入しました。 この結合は、これらのニューロンの活動を抑制または促進し、緑色のライトをオフにする（「go」ニューロンを禁止する）か、赤色のライトをオンにする（「no-go」ニューロンを励起する）ことができます。

次に、マウスが「感染」した後にどのくらいのアルコールを消費しているかを測定し、以前に飲んでいたものと比較しました。

「go」ニューロンを阻害するか、「no-go」ニューロンをオンにすると、「アルコール」マウスのアルコール摂取レベルとアルコール嗜好性が低下することがわかりました。

この研究の別の実験では、「ノーゴー」ニューロンを線条体に興奮させる薬物を直接送達することで、アルコール消費を減らすことができることがわかりました。 逆に、以前の実験では、「go」ニューロンを阻害する薬物を直接送達することでも同じ効果があることがわかりました。 両方の結果は、アルコール依存症の臨床治療の開発に役立つ可能性があります。

アルコール使用障害のあるほとんどの人は、薬、カウンセリング、支援グループの組み合わせを含む治療の恩恵を受けることができます。 飲酒を止めるためのナルトレキソンなどの薬は効果的ですが、アルコール消費の原因となる特定のニューロンや回路を正確に標的とすることはできません。

特定の遺伝子をニューロンに送達するためにウイルスを使用することは、人間のパーキンソン病などの障害のためのものでした。 しかし、このプロセスがマウスで飲む欲求を減らすことができることを実証しましたが、人間で同じ方法を使用する段階にはまだありません。

私たちの発見は、将来の人間の臨床治療の洞察を提供しますが、人間のアルコール依存症を治療するためにウイルスを使用することは、おそらくまだ遠い道のりです。

編集者注：著者はテキサスA＆M大学の研究者です。 Yifeng Chengはテキサス州アルコール依存症研究協会から資金援助を受け、Jun WangはNIAAA / NIHから資金援助を受けています。