2002 年 9 月 1 日
カリフォルニア州ラホーヤ – 目がどのようにして脳に結びつくのかというパズルの重要なピースが、カリフォルニア州ラホーヤのソーク生物学研究所とダラスのUTサウスウェスタン医療センターの科学者によって明らかになった。
今日のニューロンに掲載された研究結果の中で、研究者らは、特定の種類のEph受容体とエフリンリガンド（細胞を互いに反発させたり、引きつけたりさせるタンパク質）が、発達中の目からの神経接続がどのようにして私たちが見ているものを表す地図を形成するかを制御していると報告している。脳の視覚中枢へ。
神経生物学者は長い間、神経マップがどのように確立されるかを解明しようとしてきました。
「私たちは、特定のクラスのEphsであるAクラスEphsが、目の左右、つまり水平軸上の軸索を脳にマッピングするのに重要であることを知っていました」と述べた。 デニス・オリアリー、ソーク研究所の分子神経生物学の教授であり、この研究の主著者。 「私たちの新しい研究では、視軸索がどのようにして網膜の上下軸、つまり垂直軸を脳にマッピングするのかを特定し、また、私たちの同僚によって作製されたさまざまな重要な変異マウスの分析を通じて、このマッピングを制御するために使用される生化学信号も定義しました」 UTサウスウェスタン校で。」
オリアリー氏の以前の研究ではBクラスのエフスとエフリンが関係しており、UTサウスウェスタン大学発生生物学センターの助教授で研究の共著者であるマーク・ヘンケマイヤー博士との共同研究につながった。 ヘンケマイヤー博士は、さまざまな発生過程におけるEphsとエフリン、特にBクラスの役割に焦点を当てた研究を行っており、EphB受容体の遺伝子に変異をもつマウスを提供した。
今日発表された研究結果は直ちに臨床応用できるものではないが、人間の神経系がどのように発達するのか、特に目の網膜軸索がどのように脳との接続を形成するのかを理解する上でもう一つの重要なステップとなるとヘンケマイヤー氏は述べた。
「私の研究室では、神経系がどのように配線されるのかを基本的な分子レベルから理解することに取り組んでいます」とUTサウスウェスタン大学の研究者は語った。 「もし誰かがあなたに壊れたマセラティを渡して『直して』と言ったとしたら、それが最初にどのように組み立てられたかを示すマニュアルが欲しいと思うでしょう。 私たちは神経系の配線に関するマニュアルを開発しようとしています。」
この新しい研究は、1963年にノーベル賞受賞者のロジャー・スペリーによって初めて示唆された、未確認の分子が視軸索の脳内へのマッピングを誘導しているという仮説に基づいている。 軸索は、コードがランプに電気を運ぶのと同じように、神経細胞から成長し、神経細胞からの信号を運ぶ電線にたとえることができます。
目の発達中に、軸索が網膜のさまざまな部分から成長して目の奥に出て、視神経を形成します。 視軸索は、網膜の XNUMX つの異なる部分 (左右および上下) から成長し、脳の視覚中枢の対応する特定の部分に終わります。 この配線方式により、脳は網膜に投影される画像を構成する水平方向と垂直方向の寸法を適切に処理できるようになります。
オリアリー氏と共同主任研究員であるロバート・ヒンジズ氏とトッド・マクラフリン氏のXNUMX人の博士研究員を含むソーク研究所の研究者は、ヘンケマイヤー氏から提供されたEph変異マウスを用いて、BクラスEphを発現する網膜軸索の相互作用を示した。脳内の対応するエフリンを備えた受容体は、軸索を網膜の上下軸または垂直軸から脳内の適切な終端点まで導くのに役立ちます。 ソークグループの研究は最近、AクラスEph受容体とエフリンが網膜の左右軸または水平軸から脳内の適切な目的地に軸索を導く分子であることを示した。
ソーク研究グループは、網膜の神経細胞に蛍光色素を注入することにより、正常マウスとEph変異マウスを分析した。 この色素は軸索を満たし、脳内の軸索の経路と終端を強調表示するため、研究者らは網膜と脳を共焦点顕微鏡で検査するときにワイヤーを見ることができるようになった。
研究者らは、タンパク質EphB2とEphB3を欠くマウスの一部の垂直軸軸索が脳の誤った領域にマッピングされていることを発見した。 この研究では、正常なマウスの垂直軸索がEphB/エフリン-B相互作用によって正しい目的地に引き寄せられることも示された。 対照的に、水平軸に沿ってマッピングされる軸索は、関与する A クラス Eph およびエフリンが軸索をそれらが属さない領域から反発するときに、その終端点に向けられます。
「この研究は、軸索が発生中に通常どのように経路を見つけて意図した標的に到達するかを理解するのに役立つだけでなく、神経損傷後に神経系を再配線するために再現する必要がある誘引機構と反発機構についての貴重な洞察も提供します」とヘンケマイヤー教授は述べた。 「私たちは今後も共同作業を継続し、これらの分子とマッピングプロセスをさらに調査し、パズルの完成に近づけることを期待しています。」
この研究は、国立衛生研究所、マーチ・オブ・ダイム先天異常財団、筋ジストロフィー協会、スイス国立科学財団の支援を受けた。
カリフォルニア州ラホーヤにあるソーク生物学研究所は、生命科学における基礎的な発見、人間の健康と状態の改善、将来世代の研究者の育成に特化した独立非営利機関です。 この研究所は、サンディエゴ市からの土地の寄贈とマーチ・オブ・ダイムズ先天異常財団の資金援助を受けて、ジョナス・ソーク医師によって 1960 年に設立されました。
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