うつ病や自己免疫疾患、脳の電気刺激で治療　進む研究

電気刺激を利用して、うつ病や自己免疫疾患などの症状を治療する研究が進んでいる。手術で脳の奥深くに電極を埋め込み、特定のニューロン（神経細胞）を電気で刺激する脳深部刺激療法（DBS）が、てんかんやパーキンソン病に有効であるということは、数十年前から実証されてきた。最近では、同じ方法でほかにも治療できる可能性のある病気が増え、さらに体内からだけでなく体外からの電気刺激でも効果が得られるかもしれないと考える科学者たちもいる。

DBSで重度のうつ病などを治療しようという試みが注目を集めたのは2010年代のこと。いくつかの小規模な試験で有望な結果が報告されたものの、その後に実施された2つの大規模な臨床試験では有効性を示すことができなかった。

臨床試験は半年後に新規患者の登録受付を停止したが、既に手術で電極を埋め込んだ患者に関しては追跡調査が続けられた。すると2年後、半分の患者に症状の劇的な改善が見られた。だが残念ながら、この時には実験は中止されていた。

2020年には、米ニューヨーク州のファインスタイン医学研究所で、交通事故で左手の親指が動かなくなっていたシャロン・ラウディーシさんに、手術なしに体外から電気刺激を与える実験が行われた。クレジットカードほどの大きさのパッチに約100個の電極をつなげたものを、ラウディーシさんの首の後ろの皮膚に貼り付けた。そして、脊髄を伝わって親指まで行く神経に刺激を与えた。ラウディーシさんは、まず頭部に刺激を感じたという。「針の先のような、ごくわずかな振動でした」

パッチを貼る適切な位置とその効果を確認した後、研究室での1時間の治療を週に1回、8週間続けた。

効果は最初の数週間で表れ始め、ラウディーシさんは親指を少し動かすことができるようになった。9カ月後、行きつけのネイルサロンでネイリストが爪やすりをかけていたとき、突然左親指に感覚が戻ってきたという。事故以前の状態まで戻ったわけではないが、今では親指を使ってペットボトルを開けることができるようになった。

電気がニューロンに与える効果は、病気によって異なるようだ。

パーキンソン病の原因は、脳にある黒質と呼ばれる部分で、神経伝達物質ドーパミンを作るニューロンが変性することにある。これらのニューロンが減ると、作られるドーパミンの量が減り、パーキンソン病特有の震えなどの症状が出る。この部分に電極を挿入し、ペースメーカーのように定期的に電気の刺激を与えると、まだ生き残っているニューロンが死滅したニューロンの分を補ってより多くのドーパミンを出すようになり、症状が緩和される。

てんかん患者の場合、発作を引き起こすニューロンの過活動を、電極によって鎮めることができる。

だが、ほかの病気の治療となると、そう簡単にはいかない。「様々なメカニズムが関わってきます。その全てが完全に解明されているわけではありません」と、米ベイラー医科大学の神経外科医サミール・シェス氏は話す。

しかし、2013年に中止されたうつ病の臨床試験に関して、シェス氏とその研究チームは、あきらめるのはまだ早いと考えた。結果がまちまちだったのは「型にはめたように被験者全員に同じ治療を行ったためではないかと思いました。けれど、うつ病というのは人それぞれ全く違うものです」

これは、てんかん患者にも当てはまる。パーキンソン病の場合、どの患者も脳の同じ場所のニューロンに損傷を受けるが、てんかんの場合は患者によって発作を引き起こすニューロンの場所は異なる。そのため、治療を始める前に電極を使ってそれぞれの患者の脳活動を数日間にわたって観察し、発作を引き起こしている部位を特定する必要がある。

シェス氏は、重度のうつ病患者の場合も同じようにして調節不全になっている脳の回路を特定できないだろうかと考え、2020年3月に臨床試験を開始した。

1人目の被験者となった37歳の男性は、長年重度のうつ病を患い、様々な治療を試してみたが改善が見られなかった。そこで、脳のどの部分がうつ症状の引き金になっているのかを特定するため、うつ病と関係があるとされている複数の領域に10個の電極を埋め込んだ。男性は10日間入院し、医師らはその間ニューロンの活動を観察し、記録をつけた。

「これらの記録は、気分や感情の認知プロセスを制御する、その患者特有のネットワークをよく理解し、どこに問題があるのかを特定するのに役立ちました」と、シェス氏は言う。次に研究チームは、ポジティブな感情とネガティブな感情の制御に関わっているとされる部位に、一定の電気パルスを周期的に送り込んだ。

すると、治療開始からわずか数日で男性はうつの症状が50%以上軽減したと報告した。22週が経過したとき、医師は男性のうつ病が寛解していると診断した。37週目以降、電気刺激を週に25%ずつ低下させ、最終的にはゼロにした。すると男性は、不安症状が少しずつ増し、気分が悪化したと訴えた。刺激を再開させると、症状は再び改善した。つまり、刺激を与えている間は気分が改善し、それを続けていれば寛解を維持できただろうということが示唆された。

現在、男性患者は症状が改善し、充実した日々を送っているという。仕事を見つけ、人間関係もうまくいっているそうだ。

その後、シェス氏のチームはさらに2人のうつ病患者に電極を埋め込んだ。「そのうち1人に関しては、最初の男性患者と比較して、感情を予測するパターンが全体的に少し異なっていることがわかりました」。3人目のデータは現在分析中だという。「このように患者一人ひとりに合わせた精密医療が、これから重要になってくると思います」

ファインスタイン研究所の最高経営責任者で神経外科医のケビン・トレーシー氏は、外科医になるための研修を受けていたころ、ニューヨーク病院の火傷治療室で、ある少女の治療を担当した。少女は、トレーシー氏の腕の中で息を引き取った。「彼女がなぜ死んだのか、その時はわかりませんでした。そのことがどうしても忘れられませんでした」。後に死因が敗血症だったことを知り、トレーシー氏は敗血症の研究に取り組む決意をした。

その後トレーシー氏の研究チームは、少女の死因に関わったと思われる「腫瘍壊死因子（TNF）」というたんぱく質を発見した。TNFは、細菌やウイルスなど侵入してきた病原体を無力化するために炎症を引き起こすが、同時に自分の組織をも攻撃してしまうことがある。過剰な炎症は、敗血症やショック症状、サイトカインストーム（免疫系の暴走）を引き起こす。そこで、サイトカインのレベルが危機的な高さに上昇してしまった患者のTNFをブロックすれば「病気への燃料補給を止めることができるのではないか」と、トレーシー氏は考えた。

1980年代のトレーシー氏による研究結果は、TNFたんぱく質を阻害し、炎症を抑える薬の開発につながった。

しかし、この薬は誰にでも効くわけではなかった。他に炎症を抑える良い方法がないか研究を続けていたトレーシー氏は、自律神経系が血液や消化などを反射的にコントロールするように、炎症もコントロールすることはできないだろうかと考えた。そして目を付けたのが、迷走神経だった。約10万本の神経線維を持つ迷走神経は、脳から首の両側を通って、心臓、肺、胸、大腸にまで伸びている。

「私たちは、迷走神経の電気信号が車のブレーキのような働きをしていることを発見しました。炎症を起こすTNFの暴走を抑制することができるのです」。トレーシー氏の研究チームは長さ約2センチの装置を開発、首の中に埋め込んで迷走神経を刺激したところ、有害なTNFの産生を抑制することに成功した。迷走神経を構成するニューロンは様々な働きに関与しているが、この装置が標的とするのはTNFを制御するニューロンだけであると、トレーシー氏は説明する。

現在、新型コロナウイルス感染症から慢性疼痛まで、迷走神経刺激療法を使ってさまざまな症状を治療する臨床試験が数多く実施されているが、科学的な裏付けが十分にあるものもあれば、そうでないものもあると、トレーシー氏は言う。例えば脳卒中の回復を助けるための装置は、既に米国食品医薬品局の承認を受けている。

その一方で、まだメカニズムが完全に理解されていない症状もある。トレーシー氏は、そんな状況下で皮膚の上から神経を刺激する治療法を進めることには疑問を持っている。「自分が何をやっているのか、外からどうやってわかるのでしょう」。そして、研究者は治療法を試す前にTNFのように特定の標的を見つけ出すことから始めるべきであると強調する。

文=EMMA YASINSKI/訳=ルーバー荒井ハンナ（ナショナル ジオグラフィック日本版サイトで2022年6月10日公開）