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ノーベル賞候補 注目の研究-光遺伝学(オプトジェネティクス)

光遺伝学(オプトジェネティクス)は、近年、非常に注目を浴びている分野で、多くの研究者達によってさまざまな研究が行われています。 私達のさまざまな動き(感覚、行動、思考など)は神経に支配されていて、神経細胞からなっています。個々の神経細胞は、特定の刺激のみに反応し電気信号に変換します。神経細胞はそれぞれで役割が決まっていて、感知する刺激は異なります。 目的となる神経細胞を選び活性化させることができれば、人為的に神経細胞を操作する事が可能になります。光をあてて神経細胞に同じような電気信号を発生させ、操作する技術が光遺伝学です。 この技術はさまざまな神経細胞にも対応できます。目的となる神経細胞だけ選んで、強制的に活動(もしくは抑制)させることもできます。光を使って神経細胞の動きのスイッチをON/OFFにするイメージになります。 光感受性タンパク質とは この技術に重要になるのが、光を感じることができる光感受性タンパク質(チャネルロドプシン)と言われものです。 特定の神経細胞に、遺伝子操作によって光感受性タンパク質を組み込みます。その上で、特定の光をあてる事によって、特定の神経細胞を活性化もしくは抑制化することができるようになります。 この光遺伝学は画期的な技術で、正常に機能しなくなった神経細胞の活性化や抑制による神経疾患(例えば、うつ病、PTSD、アルツハイマー、パーキンソン病、強迫神経症、不安神経症等)の治療法として期待されています。 現在、光遺伝学は急速なひろまりをみせています。さまざまな実験が日夜行われているといっても過言でないくらい、まさに、日進月歩の最先端技術なのです。この光遺伝学を考案したのがスタンフォード大学のカール・ダイセロス教授です。 光遺伝学とカール・ダイセロス教授 微生物学の世界においては、1970年代前半から光感受性イオンチャネルが研究されていました。イオンチャネルとはバクテリアから高等動物まで、あらゆる細胞に存在するタンパク質で、細胞膜の内外のイオンの通り道です。 細胞膜に多く存在するイオンチャネルは刺激による開閉機能を持っていますので、細胞内外のバランスが保たれています。特に、光によって活性化される事が研究、報告されていました。 1980年代前半に緑藻類クラミドモナスは光に対して反応を示します。これは、光感覚器官である眼点に存在する微生物型ロドプシンを介した反応であると報告されました。ロドプシンとは光受容器細胞に存在する色素です(人間だと目の網膜に存在します)。 2002年から2003年にかけて、緑藻植物が持つ色素たんぱく質のチャネルロドプシン1(ChR1)およびチャネルロドプシン2(ChR2)がイオンチャネル型(光によって反応する)の光感受性タンパク質であることが報告されました。 ここまでは微生物学の話になります。神経科学と無縁の話です。この異なる世界を結びつけたのがカール・ダイセロス教授です。 カール・ダイセロス教授は精神科医でもありました。治療が難しい精神病に対する問題意識を持ち、発症するメカニズムを探求していました。 そして、光感受性タンパク質を応用することに着目したのです。2005年にレンチウイルスベクターを用いてチャネルロドプシン2を送り込み、それに光を使用することで神経活動の活性化を促すことを実証しました。 レンチウィルスベクターとは、病原性に関係する遺伝子を取り除いたウィルスを目的遺伝子へ組み込む手段です。ウイルスベクターは、いくつかの手法がありますが、レンチウィルスベクターを使用すると長期的に安定した状態で取り込ませることができます。 この技術は2006年に光学的手法と遺伝子操作の組み合わせから(「Opto=光の」+「Genetics=遺伝学」)、光遺伝学(オプトジェネティクス)と名付けられました。 2007年には生きて動いている動物の行動を、光で操作することにも成功し、神経活動と行動にどのような関連性があるのか因果関係を調べることができるようになりました。 この光遺伝学による研究手法は、ネイチャーメソッドにより「メソッド・オブ・ザ・イヤー2010」に選ばれています。カール・ダイセロス教授の研究はノーベル賞の受賞が確実とまでいわれる画期的かつ先見的なものです。 https://www.youtube.com/watch?v=I64X7vHSHOE movie Continue Reading ->

記憶の仕組みに新たな発見 海馬から大脳皮質への記憶固定化の経路が一部明らかに

写真はイメージです。 photo by Andreas März 「去年行った隣町の遊園地楽しかったなぁ」 「昨日受けた試験むずかしかったなぁ」 こういった個人が経験した出来事に関する記憶をエピソード記憶といいます。エピソード記憶には、時間や場所、そのときの感情が含まれます。 今回、エピソード記憶はどのように定着していくのか、そのメカニズムの一部(原文英語)が明らかになりました。 エピソード記憶には前頭前皮質と扁桃体の関わりが 赤い部分が海馬 gif Continue Reading ->