TED日本語 - ジョスリン・ブロック: 脳が自己修復する可能性とその補助について


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TED日本語 - ジョスリン・ブロック: 脳が自己修復する可能性とその補助について

TED Talks


The brain may be able to repair itself -- with help


Jocelyne Bloch




So I'm a neurosurgeon. And like most of my colleagues, I have to deal, every day, with human tragedies. I realize how your life can change from one second to the other after a major stroke or after a car accident. And what is very frustrating for us neurosurgeons is to realize that unlike other organs of the body, the brain has very little ability for self-repair. And after a major injury of your central nervous system, the patients often remain with a severe handicap. And that's probably the reason why I've chosen to be a functional neurosurgeon.

What is a functional neurosurgeon? It's a doctor who is trying to improve a neurological function through different surgical strategies. You've certainly heard of one of the famous ones called deep brain stimulation, where you implant an electrode in the depths of the brain in order to modulate a circuit of neurons to improve a neurological function. It's really an amazing technology in that it has improved the destiny of patients with Parkinson's disease, with severe tremor, with severe pain. However, neuromodulation does not mean neuro-repair. And the dream of functional neurosurgeons is to repair the brain. I think that we are approaching this dream.

And I would like to show you that we are very close to this. And that with a little bit of help, the brain is able to help itself.

So the story started 15 years ago. At that time, I was a chief resident working days and nights in the emergency room. I often had to take care of patients with head trauma. You have to imagine that when a patient comes in with a severe head trauma, his brain is swelling and he's increasing his intracranial pressure. And in order to save his life, you have to decrease this intracranial pressure. And to do that, you sometimes have to remove a piece of swollen brain. So instead of throwing away these pieces of swollen brain, we decided with Jean-Francois Brunet, who is a colleague of mine, a biologist, to study them.

What do I mean by that? We wanted to grow cells from these pieces of tissue. It's not an easy task. Growing cells from a piece of tissue is a bit the same as growing very small children out from their family. So you need to find the right nutrients, the warmth, the humidity and all the nice environments to make them thrive. So that's exactly what we had to do with these cells. And after many attempts, Jean-Francois did it. And that's what he saw under his microscope.

And that was, for us, a major surprise. Why? Because this looks exactly the same as a stem cell culture, with large green cells surrounding small, immature cells. And you may remember from biology class that stem cells are immature cells, able to turn into any type of cell of the body. The adult brain has stem cells, but they're very rare and they're located in deep and small niches in the depths of the brain. So it was surprising to get this kind of stem cell culture from the superficial part of swollen brain we had in the operating theater.

And there was another intriguing observation: Regular stem cells are very active cells -- cells that divide, divide, divide very quickly. And they never die, they're immortal cells. But these cells behave differently. They divide slowly, and after a few weeks of culture, they even died. So we were in front of a strange new cell population that looked like stem cells but behaved differently.

And it took us a long time to understand where they came from. They come from these cells. These blue and red cells are called doublecortin-positive cells. All of you have them in your brain. They represent four percent of your cortical brain cells. They have a very important role during the development stage. When you were fetuses, they helped your brain to fold itself. But why do they stay in your head? This, we don't know. We think that they may participate in brain repair because we find them in higher concentration close to brain lesions. But it's not so sure. But there is one clear thing -- that from these cells, we got our stem cell culture. And we were in front of a potential new source of cells to repair the brain. And we had to prove this.

So to prove it, we decided to design an experimental paradigm. The idea was to biopsy a piece of brain in a non-eloquent area of the brain, and then to culture the cells exactly the way Jean-Francois did it in his lab. And then label them, to put color in them in order to be able to track them in the brain. And the last step was to re-implant them in the same individual. We call these autologous grafts -- autografts.

So the first question we had, "What will happen if we re-implant these cells in a normal brain, and what will happen if we re-implant the same cells in a lesioned brain?" Thanks to the help of professor Eric Rouiller, we worked with monkeys.

So in the first-case scenario, we re-implanted the cells in the normal brain and what we saw is that they completely disappeared after a few weeks, as if they were taken from the brain, they go back home, the space is already busy, they are not needed there, so they disappear.

In the second-case scenario, we performed the lesion, we re-implanted exactly the same cells, and in this case, the cells remained -- and they became mature neurons. And that's the image of what we could observe under the microscope. Those are the cells that were re-implanted. And the proof they carry, these little spots, those are the cells that we've labeled in vitro, when they were in culture.

But we could not stop here, of course. Do these cells also help a monkey to recover after a lesion? So for that, we trained monkeys to perform a manual dexterity task. They had to retrieve food pellets from a tray. They were very good at it. And when they had reached a plateau of performance, we did a lesion in the motor cortex corresponding to the hand motion. So the monkeys were plegic, they could not move their hand anymore. And exactly the same as humans would do, they spontaneously recovered to a certain extent, exactly the same as after a stroke. Patients are completely plegic, and then they try to recover due to a brain plasticity mechanism, they recover to a certain extent, exactly the same for the monkey.

So when we were sure that the monkey had reached his plateau of spontaneous recovery, we implanted his own cells. So on the left side, you see the monkey that has spontaneously recovered. He's at about 40 to 50 percent of his previous performance before the lesion. He's not so accurate, not so quick. And look now, when we re-impant the cells: Two months after re-implantation, the same individual.


It was also very exciting results for us, I tell you. Since that time, we've understood much more about these cells. We know that we can cryopreserve them, we can use them later on. We know that we can apply them in other neuropathological models, like Parkinson's disease, for example. But our dream is still to implant them in humans. And I really hope that I'll be able to show you soon that the human brain is giving us the tools to repair itself.

Thank you.


Bruno Giussani: Jocelyne, this is amazing, and I'm sure that right now, there are several dozen people in the audience, possibly even a majority, who are thinking, "I know somebody who can use this." I do, in any case. And of course the question is, what are the biggest obstacles before you can go into human clinical trials?

Jocelyne Bloch: The biggest obstacles are regulations. (Laughs) So, from these exciting results, you need to fill out about two kilograms of papers and forms to be able to go through these kind of trials.

BG: Which is understandable, the brain is delicate, etc.

JB: Yes, it is, but it takes a long time and a lot of patience and almost a professional team to do it, you know?

BG: If you project yourself -- having done the research and having tried to get permission to start the trials, if you project yourself out in time, how many years before somebody gets into a hospital and this therapy is available?

JB: So, it's very difficult to say. It depends, first, on the approval of the trial. Will the regulation allow us to do it soon? And then, you have to perform this kind of study in a small group of patients. So it takes, already, a long time to select the patients, do the treatment and evaluate if it's useful to do this kind of treatment. And then you have to deploy this to a multicentric trial. You have to really prove first that it's useful before offering this treatment up for everybody.

BG: And safe, of course. JB: Of course.

BG: Jocelyne, thank you for coming to TED and sharing this. BG: Thank you.


私は神経外科医です 同僚たちと私は 毎日 人々の悲劇に 対処しなければなりません 重篤な脳卒中や自動車事故の後 一瞬で人生が いかに変わるのかを実感しています 私たち神経外科医にとって 非常にもどかしいのは 他の臓器とは違い 脳は自己修復能力が ほどんどないことです 中枢神経系の大けがの後 患者にはたいてい 重度の障害が残ります 私が機能的神経外科医に なったのは こうしたことからです

機能的神経外医とは 何でしょうか? それは独特な手術方法で 神経機能を改善させようとする 医師のことです その中でも有名な 脳深部刺激と呼ばれるものを 聞いたことがあると思います 神経機能を向上させる目的で 神経細胞を調整するのに 脳の深部に電極を 埋め込むものです それはとても素晴らしい技術で パーキンソン病や 重度の震えや激痛を伴う 患者の運命を改善してきました しかし神経調節は 神経修復ではありません 機能的神経外科医の夢は 脳を修復することです 私はこの夢に 近付いていると思っています

これにとても近付いていることを 皆さんにお見せしたいと思います 少し手助けをすれば 脳は自己修復できるのです

これは15年前に始まりました そのとき 私は チーフレジデントとして 昼夜 緊急治療室で 働いていました 頻繁に 頭部外傷患者を 治療していました 重度の頭部外傷患者が 来たときを想像してみてください 脳が腫れて 頭蓋内圧は上昇しています 患者の命を救うために 頭蓋内圧を 下げなくてはいけません そのために 時々 腫れた脳の一部を 切除する必要があります そこで この腫れた 脳の一部を捨てずに 同僚で生物学者の ジャン・フランソワ・ブルネと一緒に 研究することにしました

どういうことでしょうか? この細胞片から 細胞を育てようとしたのです 簡単なことではありません 細胞片から細胞を育てるのは とても小さな子供を 家族から離して育てるのと 少し似ています 細胞が育つのに適した 栄養素、暖かさや 湿度、快適な環境を みつける必要があります こうしたことを この細胞に対して行いました 多くの試みのあと ジャン・フランソワが 成功したのです これは顕微鏡下で 彼が見たものです

私たちにとって 大きな驚きでした なぜでしょうか? 大きな緑の細胞が 小さな未熟細胞を囲んでいて 幹細胞培養と 全く同じに見えたからです 生物学の授業で 幹細胞は未熟細胞で 体のどんな細胞にも 変化できると習ったかもしれません 成人の脳には幹細胞が ありますが 極めてまれで 脳の奥深くの 小さな領域にあって だから手術室で得た 腫れた脳の浅部から このような幹細胞に似た培養ができて 驚いたのです

他にも興味深い 観察結果があります 普通の幹細胞はとても活発で 分裂、分裂と非常に早く分裂します そして決して死なない 不死の細胞です しかし この細胞の性質は 違いました ゆっくり分裂し 培養の数週間後に 死にました 私たちは幹細胞に似てはいるが 生態の異なる 未知の細胞集団を 前にしていたのです

その細胞の由来を理解するのに 時間が掛かりました それはこの細胞に 由来していました この青と赤に染まった細胞は ダブルコーティン陽性細胞と呼ばれます 皆さんの脳内にも この細胞があります 脳細胞の皮質4%に相当します 発生段階にとても重要な役割を 担っているものです 胎児の時に 脳がひだを作る助けをしています でも なぜ大人になっても 脳の中にあるのでしょう? これは分っていません 脳傷害部位の近くに 多く集中してみつかるので 脳の修復を 行っているのかもしれないと 私たちは考えています でも 確かではありません しかし 一つ明らかなことは 私たちがこれらの細胞から 幹細胞培養を したということです 私たちは脳を修復する 可能性のある新しい細胞源を 前にしていました これを証明する必要がありました

だから証明するために 実験的パラダイムを 作ることにしました 脳の中で切り取っても 障害の残りにくい部分を使って ジャン・フランソワと 全く同じ方法で 細胞を培養するのです それらを標識して つまり色を付けて 脳の中で 追跡できるようにします 最後に同じ個体に それを再移植します 私たちはこれを 自家移植と呼びます

最初の疑問は 「この細胞を正常な脳に再移植した場合と 傷害のある脳に再移植した場合に 何が起こるのだろう?」 ということでした エリック・ルリエ教授の 協力のおかげで サルで実験を行いました

最初の実験計画は 正常な脳に細胞を 再移植するもので 数週間後にそれらの細胞が 完全に消滅したのを目にしました まるでその脳から取り出され それから家に帰されたものの そこはすでに細胞で一杯なので 必要とされないから 消滅したかのようでした

二番目の実験計画は 傷害のある脳に 全く同じ細胞を再移植しました この場合は細胞が残り 成熟神経細胞になりました これは私たちが顕微鏡下で 観察したものの画像です これらは再移植した細胞です 証拠はこの小さな点です これは培養しているときに 試験管内で 標識した細胞です

もちろんここで 止める訳にはいきません この細胞は損傷後のサルの 回復に役立つのでしょうか? これを調べるために サルに 手先の器用さが必要な作業を教えました エサの小粒を 箱から取り出すものです 彼らはとても上手にできました 作業の進歩が頭打ちになったら 手の動きに対応する 運動皮質を損傷させました これでサルは麻痺して もう 手を動かすことは できません 人間と全く同じように 彼らは自然に ある程度は回復しました 脳卒中の後とまったく同じです 患者は完全に麻痺した後 脳の可塑性という機構によって 回復を目指し ある程度までは回復します サルもまったく同じです

だから私たちは サルの自然な回復が 頭打ちになったら 自己移植をすると 決めていました 左側はサルが自然に 回復したときのものです 損傷前の約40~50%の 動作です それほど正確でも 素早くもありません 見てください 細胞を再移植したものです 再移植して2か月後の 同じサルです


私たちにとっても 大変心躍る結果でした その後 私たちはこの細胞について より深く理解してきています この細胞を冷凍保存して 後で使用できることが 分りました 例えばパーキンソン病のような 他の神経病理学的モデルに 適用できると分りました しかし私たちの夢は ヒトにこれらを移植することです ヒトの脳は自己修復の道具を 私たちに与えてくれたと 近いうちにお知らせできることを 心から願っています



ブルーノ・ジュッサーニ:ジョスリン 素晴らしいです たった今 観衆の中の おそらく大多数が 「これを使える人がいる」 と考えているでしょう いずれにしても 私はそう考えています 疑問なのですが ヒトへの臨床試験を行うための 最大の障害は何でしょうか?

ジョスリン・ブロック:最大の障害は法的規制です(笑) こうした喜ばしい結果が出たら 臨床試験を行うために 約2kgの書類と申請書を 記入する必要があります

ブルーノ:脳には細心の注意が必要なので 理解できます

ジョスリン:そうですが 時間が掛かり 根気がいるし だいたい 専門家チームが行うのです

ブルーノ:あなたの計画では すでに研究は完成したのですし 臨床試験開始の許可を得て 計画通りに進めば 病院でこの治療を 受けられるようになるまでに 何年掛かると お考えでしょうか?

ジョスリン:とても難しい質問ですね 第一に臨床試験の 認可状況にもよります すぐに臨床試験ができる 認可が下りるでしょうか? 認可後 この様な研究は 小さな患者グループに対して 臨床試験を 行わなくてはなりません ですから 治療を行う患者を選び こうした治療が 有益かどうかの評価をするのに 大変時間が掛かります その後 複数の施設での 臨床試験に移る必要があります この治療法を一般化する前に まずはこれが有益だと きちんと証明する 必要があります

ブルーノ:もちろん安全性もですね ジョスリン:もちろんです

ブルーノ:TEDでお話しいただき ありがとうございました ジョスリン:ありがとうございました


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