成長因子の新たな役割：神経細胞を筋肉に誘引する

2006 年 6 月 20 日

成長因子の新たな役割：神経細胞を筋肉に誘引する

2006 年 6 月 20 日

カリフォルニア州ラホーヤ – 胚の発育中、神経細胞は軸索と呼ばれる触手のような突起を躊躇なく伸ばし、標的に導く魅力的かつ反発的な化学的合図の迷路を嗅ぎ分けます。

最近のいくつかの研究では、運動ニューロンの軸索を手足の間違った標的から遠ざける分子が発見されているが、ソーク生物学研究所の科学者は、成長中の軸索を正しい目的地に積極的に引き寄せるFGFとして知られる分子を特定した。 彼らの研究結果は、15 月 XNUMX 日号に掲載されます。 ニューロン。

「我々の発見の最も重要な側面は、運動ニューロンの特定のサブグループが脊椎と首の内側を覆う筋肉に接続するように導く分子として成長因子FGFを最終的に特定したということではありません」と上級著者は述べています。 サミュエル・パフ、遺伝子発現研究室の教授である博士は、「しかし、私たちは、発達中の神経系が適切なニューロン接続を確立することを保証する一般原則を少しずつ明らかにしています。」

軸索がどのように目的地を見つけるかを理解することは、脊髄損傷後の人々や、ルー・ゲーリッグ病、脊髄性筋萎縮症、ポリオ後症候群などの運動ニューロン疾患を持つ人々の動きを回復するのに役立つ可能性があります。 脳内で適切な接続を確立できないことは、自閉症スペクトラム障害や精神遅滞の根底にある可能性もあります。

FGF 成長因子ファミリーのマルチタスク メンバーは、血管形成、創傷修復、肺の成熟、骨格筋、血液、骨髄細胞の発達を制御します。 ソークの研究は、すでに長いリストにさらに多くの仕事を加えています。

「私たちの研究は、神経系が軸索のナビゲーションを制御するために必ずしもまったく新しい分子セットに依存しているわけではなく、その代わりに、賢明で斬新な方法ですでに胚の発育に関与している成長因子を利用していることを強調しています」とファフ氏は言う。

骨格筋は何千もの筋線維で構成されており、それぞれの筋線維は XNUMX つの運動ニューロンによって制御され、その細胞体は脳または脊髄にあります。 筋肉と神経細胞の間の接続は、新生児のニューロンが軸索を伸ばして適切な筋線維を「配線」するときに、胎児期に確立されます。

配線プロセスは高度に組織化されており、各運動ニューロンは、あらかじめ決められたパートナーと接続する前に、すでに特定の筋線維に忠誠を誓っています。 しかしこれまで、科学者たちは目に見えない絆がどのようにして形成されたのかを推測することしかできなかった。

「問題は、これらの運動ニューロンがどこへ行くべきかをどうやって知るかということでした」とファフ氏は言う。 「腕を動かしたいのに腰を曲げてしまったら大変なことになります。」

これまでの研究では、脊椎の内側を覆う筋肉が、MMCm細胞として知られる特定の運動ニューロンに対して化学信号をサイレンの歌として送っていることが示唆されていた。 しかし、その魅力的な物質を特定する試みが失敗したとき、多くの人がその存在を疑い始めました。

多数の候補をスクリーニングした後、Pfaff チームは、FGF が標的筋肉で発現しているだけでなく、FGF 受容体として知られる FGF の「センサー」が MMCm 運動ニューロンで発現していることを発見しました。 さらに、センサー分子を欠くマウス変異体では、MMCm軸索は筋肉のパートナーの呼びかけを「聞く」ことができず、目的地に到達することができなかった。

最後に、研究者らは、MMCmニューロン内で蛍光タンパク質を発現するように操作されたマウスを用いて、光るニューロンのみがFGFを発現する標的細胞の方向に軸索を伸長することを実証した。

「多大な労力を費やした結果、私たちはそれを FGF に絞り込み、それがまさに長年求められていた謎の物質であることを示しました」と Pfaff 氏は言います。

神経幹細胞を誘導して試験管内で運動ニューロンに成長させることができるようになりました。 そのような人工的な環境では、「胚発生中に未熟な運動ニューロンを導く外部の手がかりのほとんどが失われることになるでしょう」とファフ氏は説明する。 したがって、軸索ガイダンス因子を特定する必要があります。 同氏はさらに、「適切な種類の細胞を作るだけでは十分ではなく、それらを適切な標的に接続する必要がある。 FGFのような成長因子は、彼らを説得し、望ましい目的地に導くために重要である可能性があります。」

この研究への追加の貢献者には、筆頭著者の白崎隆一博士が含まれます。彼はプファフ研究室の元博士研究員であり、現在は大阪大学の教員です。 博士研究員ジョセフ・W・ルーコック博士。 と研究助手のカレン・レッティエリ、どちらもソーク大学。

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、人間の健康の改善、将来世代の研究者の育成に専念する独立非営利団体です。 ジョナス・ソーク医師は、1955 年にポリオ ワクチンによって難病のポリオをほぼ根絶しましたが、サンディエゴ市からの土地の贈与とマーチ オブ ダイムズの資金援助を受けて 1965 年に研究所を設立しました。