「キャリア早期」切り替えが可能な脳細胞

「キャリア早期」切り替えが可能な脳細胞

ソークの科学者は、成熟した感覚ニューロンの運命を制御する単一の分子を発見

ラホヤ – ソーク研究所の科学者たちは、脳内の特定のタスクを担うニューロンの役割が、これまで考えられていたよりもはるかに柔軟であることを発見しました。

ソーク研究チームは、マウスの感覚ニューロンを研究することにより、単一分子の機能不全がニューロンの「初期キャリア」スイッチを促し、本来は音や接触を処理するニューロンを、代わりに処理するように変更する可能性があることを発見した。 ビジョン.

この調査結果は、11 年 2015 月 XNUMX 日に報告されました。 PNASは、神経科学者が脳の構造がどのように分子的にコード化され、どのように誤配線される可能性があるかをより深く理解するのに役立ちます。 また、重大な脳構造異常を特徴とする人間の障害（自閉症など）を予防または治療する方法を示す可能性もあります。

「私たちは、成熟する感覚ニューロンに驚くべき脳の可塑性をもたらす予期せぬメカニズムを発見しました」と、この研究の筆頭著者であり、ソーク研究所の上級研究員であるアンドレアス・ゼンブジツキ氏は言う。

このメカニズムは、ニューロン内で不活化されたLhx2と呼ばれる転写因子であり、遺伝子のスイッチをオンまたはオフにして、マウスの感覚ニューロンの機能を変化させるのに利用できる。 Lhx2 は脳以外の多くの細胞種に存在し、発育中の胎児が身体の一部を構築するために必要であることが知られています。 Lhx2 がなければ、動物は通常子宮内で死亡します。 しかし、Lhx2が出生後の細胞にも影響を与えることはあまり知られていませんでした。

「このプロセスは、ニューロンが成熟して分裂しなくなる間に起こります。 この研究を行うまで、比較的成熟したニューロンがこの方法で再プログラムされる可能性があることを私たちは理解していませんでした」と上級著者は述べています デニス・オリアリー、ソーク教授であり、分子神経生物学のヴィンセント・J・コーツチェアの保持者。 「この発見は、脳の構造がどのように確立されるかについての新たな理解と、その青写真を変えるための潜在的な治療アプローチを切り開きます。」

科学者たちは、ニューロンのプログラミングは 2 段階のプロセスであると信じていました。 彼らは、ニューロンを生成する幹細胞も、成熟するとその機能をプログラムすると考えました。 これは事実ですが、ソーク研究チームは、成熟ニューロンの LhxXNUMX 転写因子が最終的にニューロンの運命を制御するという別のステップが必要であることを発見しました。

マウスの研究では、科学者らはLhx2を操作して、出生直後（マウスのニューロンが完全に形成され、成熟したとみなされるとき）にニューロンの運命を切り替えた。 研究チームは、Lhx2を制御することで、ある感覚野にあるニューロンに別の感覚を処理するよう指示し、その結果、一方の領域が他方の領域を犠牲にして拡大されることを観察した。 Lhx2を標的にすることで、生物の生涯を通じてニューロンの機能が変化することが可能になるかどうかは、科学者らもまだわかっていない。

「この研究は、脳が非常に可塑的であること、そして出生後かなりの期間、遺伝的影響とエピジェネティックな影響の両方に反応するという証拠を提供します」とオレアリー氏は言う。 「脳疾患の臨床応用はまだまだ先の話ですが、私たちは脳疾患について新たな考え方を手に入れました。」

「この研究はマウスで行われたため、人間の体内でLhx2がいつ機能するかはわかりませんが、出生後の赤ちゃんの脳のニューロンはまだ最終的な位置に定まっていないことはわかっています。まだ配線中です。 それには何年もかかるかもしれません」とゼンブジツキ氏は言う。

しかし、この発見は、自閉症と診断された一部の非常に幼い子供たちへの早期介入の成功に貢献する要素である可能性がある、とゼンブジツキ氏は付け加えた。 「脳の配線は遺伝的に決定されるだけでなく、環境の影響によるエピジェネティックな影響も受けます。脳の配線ミスを防ぐ早期介入は、Lhx2によって制御される遺伝的メカニズムとエピジェネティックなメカニズムが収束する一例である可能性があります。」

この研究の著者は、ソーク生物学研究所の Andreas Zembrzycki、Carlos G. Perez-Garcia、Dennis DM O'Leary です。 そして、Chia-Fang Wang と Shen-Ju Chou は、 中央研究院細胞生物生物学研究所、台湾で。

この作業は、によって資金提供されました。 国立衛生研究所 台湾国家科学委員会からの助成金も得られます。

ソーク生物学研究所について：
ソーク生物学研究所は世界有数の基礎研究機関の XNUMX つであり、国際的に有名な教員がユニークで協力的かつ創造的な環境で生命科学の基礎的な疑問を研究しています。 ソークの科学者は、発見と次世代の研究者の指導の両方に重点を置き、神経科学、遺伝学、細胞生物学、植物生物学、および関連分野を研究することで、がん、老化、アルツハイマー病、糖尿病、感染症の理解に画期的な貢献を行っています。

教員の功績は、ノーベル賞や全米科学アカデミーの会員など、数多くの栄誉によって認められています。 ポリオワクチンの先駆者であるジョナス・ソーク医学博士によって 1960 年に設立されたこの研究所は、独立した非営利団体であり、建築上のランドマークでもあります。