筋萎縮性側索硬化症の研究

この戦略では、疾患をペトリ皿内の細胞培養に導入します。^{[ 2 ]}この場合、運動細胞を培養し、遺伝子発現を制御できます。CRISPR/Cas9技術を使用してALSに関連する遺伝子をノックアウト/インすることができ、ALSのヒトモデルを模倣して疾患の発症を早めるために遺伝子の発現を増加させるのに非常に役立ちます。^{[ 2 ]}この種のモデルは、ALSの薬剤候補のハイスループットスクリーニングに役立ちます。^{[ 2 ]}

家族性ALSは最も研究されているが、最近導入された新しい技術は誘導多能性幹細胞（iPSC）の使用である。^{[ 2 ]}この研究では、研究者は家族性または孤発性ALSの患者から皮膚線維芽細胞を分離し、運動ニューロンに再プログラムしてALSを研究することができる。^{[ 2 ]} iPSCの主な利点は、研究者がsALSを研究して理解することを可能にし、細胞ベースの治療と薬剤スクリーニングに顕著な貢献を示していることである。^{[ 2 ]}最近の例では、SOD1優性変異を持つ患者のiPSCを使用し、患者由来の運動ニューロンを研究したところ、 SOD1患者ではミトコンドリアの機能遺伝子とERストレス調節遺伝子が減少しており、 C9orf72変異が患者に及ぼす影響と同様であることがわかりました。 ^{[ 3 ]}さらに、いくつかの研究では、iPSCは成熟した神経細胞や他の多くの細胞に分化する能力があるため、他の種類の幹細胞よりも優れていることが示されています。これらのiPSC由来の細胞は移植細胞療法に使用でき、分化させた細胞をALS患者に導入することで、患者に害を与えることなく症状を軽減することができます。^{[ 3 ]}

長年にわたり、ALSの研究や潜在的な治療法の探索に多くの動物が用いられてきた。^{[ 1 ]}動物モデルとしては、単純な構造で遺伝子コードが既知の959個の細胞からなる線虫C.  elegansが挙げられる。 ^{[ 4 ]}また、ALSに関連する遺伝子に変異を持つC. elegansの遺伝子組み換え系統を導入し、それを遺伝子組み換えnlp-29 GFPレポーター系統と交配させることで、これらの変異遺伝子を発現する細胞に蛍光マーカーを付与し、疾患の進行や影響をモニタリングする研究も行われている。^{[ 5 ]} C.  elegansと似ているが、より複雑な神経系を持つのがショウジョウバエである。ショウジョウバエのALSモデルは、ヒトの症状に関連する運動機能や眼の変化を研究するために使用できる。^{[ 6 ]}したがって、これらの遺伝子組み換えショウジョウバエで薬剤を試験し、新たな標的分子を発見することができる。^{[ 4 ] [ 6 ]}一方、ゼブラフィッシュモデルは、脊椎動物としての発生や解剖学的特徴がヒトの体と類似しているため、広く使用されています。^{[ 4 ]}ある研究では、SOD1/GFPトランスジェニックゼブラフィッシュを導入し、魚におけるALSの発症と発生におけるその特定の遺伝子を研究し、それが潜在的な治療分子のテストにどのように使用できるかを調べました。^{[ 7 ]}これまでのモデルはすべて、寿命が短く、体構造が小さく単純であるため、単純で時間と費用を節約できると考えられています。^{[ 4 ]}

ALSの研究で最も研究されているモデルは、げっ歯類のマウスモデルであり、これは人間の神経系を模倣する上で最も近いと考えられている、最も複雑な神経系の表現を提供します。^{[ 4 ]}このモデルでは、表現型と遺伝子型の特性を研究し、制御することができます。多くの研究者がALSの研究にトランスジェニックマウスモデルを使用しており、1つの例として、GGGGCCの複数回の繰り返しを持つBAC C9orf72遺伝子を使用してマウスに導入できるC9orf72変異の発現があります。 ^{[ 8 ]}その研究では、ヒトの長さのC9orf72遺伝子を持つ細菌人工染色体を選択し、ALSの発症を早めるために複数回の繰り返しを導入しました。^{[ 8 ]}また、さまざまな条件を使用して最も安定したクローンを選択し、低温条件下での40回と500回の繰り返しが、拡張変異を保持するのに最も効率的であると結論付けました。^{[ 8 ]}異なる BAC C9orf72トランスジェニックマウスモデルを使用することで、歩行異常、不安様行動、握力低下、さらには死亡率など、ALS の症状を研究することができました。^{[ 8 ]}また、蛍光マーカーを使用して運動ニューロンの脱神経とニューロンの機能不全を可視化し、ALS における神経変性疾患の進行を研究することができます。^{[ 8 ]}別の研究では、 SOD1変異トランスジェニックマウスも使用されており、軸索およびミトコンドリア機能不全、運動ニューロンの脱神経、マウスの四肢のニューロンの総数の減少など、ALS と同様の兆候が示されています。^{[ 9 ]} TDP-43 トランスジェニックマウスモデルも ALS の研究に使用され、軸索脱神経表現型を含むSOD1発現と同様の結果を示しています。^{[ 9 ]}プロモーターに依存するこのモデルについては、TDP-43 ALS の表現型と進行を比較するために、異なるプロモーターを使用する他の多くのトランスジェニックマウスモデルが作成されています。^{[ 9 ]}一方、ラットモデルはあまり広く使用されていませんが、薬理学的試験で必要な髄腔内注射やミニポンプ挿入には、その大きなサイズが有利になる可能性があります。実際、SOD1トランスジェニックラットモデルを使用した研究では、ALS 疾患の遺伝的および表現型特性の同様の発達が示されました。^{[ 9 ]}

2000年代初頭から、ALSと診断された患者のデータに計算統計学と機械学習技術を適用する計算アプローチが世界中の研究者によって採用されてきた。例えば、 ALSの電子カルテデータに対する計算アプローチに関するクラウドソーシングDREAMチャレンジが2017年に実施された。^{[ 10 ]}

1960年代から2014年まで、ALS治療薬として約50種類の薬剤がランダム化比較試験（RCT）で試験されました。これらのうち、生存率の改善にわずかな効果が認められたのはリルゾールのみでした。ヒトの臨床試験で有効性が示されなかった薬剤には、抗ウイルス薬（トランスファーファクター、チロロン、インジナビル、^{[ 11 ]}、アマンタジン）、^{[ 12 ]}抗興奮毒性薬（分岐鎖アミノ酸、トレオニン、ラモトリギン、ガバペンチン、ニモジピン、デキストロメトルファン、トピラマート、メマンチン、タランパネル、セフトリアキソン）、成長因子（アセチルコリンエステラーゼ阻害剤、オクタコサノール、ガングリオシド、甲状腺刺激ホルモン放出ホルモン、成長ホルモン、エリスロポエチン）などがあります。神経栄養因子（毛様体神経栄養因子、インスリン様成長因子1、脳由来神経栄養因子、グリア細胞株由来神経栄養因子、ザリプロデン、顆粒球コロニー刺激因子）、抗炎症薬（血漿交換、シクロスポリン、^{[ 11 ]}シクロホスファミド、^{[ 12 ]}全身リンパ照射、グラチラマー酢酸塩、セレコキシブ、ミノサイクリン、NP001）、抗酸化物質（アセチルシステイン、グルタチオン、セレギリン、ビタミンE、コエンザイムQ）、抗アポトーシス薬（ペントキシフィリン、オミガピル、ミノサイクリン）、ミトコンドリア機能改善薬（クレアチン、アセチル-L-カルニチン、デクスプラミペキソール、オレソキシム）。フェニル酪酸、バルプロ酸、炭酸リチウム、ピオグリタゾン、オノ-2506（アルンジン酸）、アリモクロモルなど、様々な作用機序を持つ他の薬剤も臨床試験で試験されたが、有効性は示されなかった。[ ^{11 ]​}

反復経頭蓋磁気刺激は、筋萎縮性側索硬化症において小規模で設計の不十分な臨床試験で研究されてきたが、2013年の時点では、rTMSがALSに対して安全かつ有効であるかどうかを知るための十分な証拠はなかった。^{[ 13 ]}

2016年の幹細胞療法試験のレビューでは、脊髄内幹細胞移植は比較的安全で、おそらく有効であるという暫定的な証拠が見つかりました。^{[ 14 ]} 2019年の細胞ベース療法のコクランレビューでは、有効性について推測するには証拠が不十分であることがわかりました。^{[ 15 ]}幹細胞療法は、生存期間を延ばし、ALSに関連する症状を制御するのに役立つことが示されている追加のタンパク質と酵素を提供することができます。^{[ 16 ] [ 17 ]}これらのタンパク質には、神経栄養因子とインスリン様成長因子1が含まれます。これらのタンパク質は両方ともまだ臨床試験中で、その有効性と関連する副作用を評価するためにさらに研究する必要があります。^{[ 16 ] [ 17 ]}

マシチニブは、 2016年現在、研究が進行中のヨーロッパと米国で希少疾病用医薬品として承認されています。 ^{[ 18 ]}有効性の証拠がないが試験された薬剤には、ラモトリギン、デキストロメトルファン、ガバペンチン、BCAA、ビタミンE、アセチルシステイン、セレギリン、アマンタジン、シクロホスファミド、ALSのin vitroおよびin vivoモデルの両方で有望な結果を示したが、ヒトALSモデルではまだ有効ではないさまざまな神経栄養因子^{[ 12 ] [ 16 ] [ 17 ] 、およびクレアチン[ 19 ]} が含まれます。βアドレナリン作動薬は、筋肉の成長と神経保護に対する効果から治療薬として提案されていますが、その有効性を判断するにはヒトでの研究が不十分です。^{[ 20 ]}

薬物や医薬品をより効果的に送達するための技術も研究されており、これには、血液脳関門を通過できるように、サイズや電荷などの特定の特性を持つ薬物を改変および開発することが含まれます。^{[ 17 ] [ 21 ]}さらに、ALSの進行を遅らせ、毒性を軽減する可能性のある特定のアンチセンスオリゴヌクレオチドが開発されています。 ^{[ 21 ]}アンチセンスオリゴヌクレオチドは、ALSの原因として特定されているC9ORF72遺伝子に関連する特定の配列を標的としています。^{[ 21 ]}研究されている別の送達技術は、薬物やその他のタンパク質および遺伝成分を中枢神経系に送達し、ALSによって引き起こされる損傷からニューロンを保護するのに役立つアデノ随伴ウイルスによるものです。^{[ 17 ] [ 21 ]}