血管との「愛憎関係」に導かれて成長する運動ニューロン

血管との「愛憎関係」に導かれて成長する運動ニューロン

ソークの研究者らは、ニューロンが血管細胞を制御する遺伝子の影響を受けて体内を移動していることを発見した。これらの遺伝子はニューロンにとって必要なものであると同時に、邪魔をするものでもある

ラホヤ—運動ニューロンと呼ばれる運動に関与するニューロンが形成されるとき、それらは脳、脳幹、脊髄から頭、腕、つま先まで届く接続を構築する必要があります。 ニューロンがどのようにこれらのシステムをナビゲートし、どこでどのように成長するかを「決定」するのかは、ほとんどが謎でした。

今回、ソーク研究所の科学者とイタリアのサンラッファエレ科学研究所の同僚との間で行われた新しい共同研究は、血管遺伝子が血管に邪魔をしないように指示することで、運動ニューロンの発達にどのように重要な役割を果たしているかを示した。

この調査結果は、7 年 2022 月 XNUMX 日にジャーナルに掲載されました。 ニューロンは、血管との「プッシュプル」関係（成長するニューロンが血管を引き寄せると同時に血管を邪魔にならないように押し出す）がどのようにして運動ニューロンの成長と発達を導き、潜在的に体中のさまざまな種類の細胞。 この発見は、筋萎縮性側索硬化症（ALS）や脊髄性筋萎縮症（SMA）など、運動ニューロンの結合が破壊される疾患の理解にも影響を与える。

「この発見は、これまで理解されていなかった一連の分子と細胞の相互作用を明らかにしました」と共同連絡著者は述べています。 サミュエル・パフ、遺伝子発現研究所の教授であり、ソーク大学のベンジャミン・H・ルイス議長の保持者。 「これらの遺伝子が血管の成長とニューロンの発達をどのように制御するのかという我々の発見は、他の脳回路がどのように形成されるのかという理解から、がん細胞がその環境とどのように相互作用するのかの理解に至るまで、幅広い意味を持ちます。」

運動ニューロンの接続は胎児の発育中に形成されます。 神経系を配線するこのプロセスは非常に正確で、細胞は体全体に及ぶ何兆もの接続を行っています。 しかし、この発達を導く遺伝的過程はまだほとんど理解されていません。

これまでの研究は、運動ニューロンに直接関連する特定の遺伝子の役割と、それらがどのように成長するかに焦点を当ててきました。 しかし、この研究では、科学者たちは神経系の内外の両方の遺伝子を観察するという、より大局的なアプローチを採用しました。

研究者らはマウスの遺伝子変異をランダム化し、動物の発達中の運動ニューロンを詳しく調べた。 驚いたことに、運動ニューロンが正しく成長していないマウスには、神経系ではなく血管を含む血管系に影響を与える変異があることが判明した。

健康なマウスでは、運動ニューロンが脊髄から成長し、周囲の組織を通って遠くの筋肉群に到達します。 しかし、科学者らは、血管に変異があるマウスでは、運動ニューロンが血管の障壁の後ろで動けなくなっているように見えることを観察した。 彼らは、この突然変異が、接近するニューロンを感知して回避する血管の能力に影響を与えていることを発見した。

「成長する軸索と血管細胞の間には衝突があります」と、イタリア・ミラノのサン・ラッファエレ科学研究所の分子神経生物学グループリーダーで、元ソーク大学の共同特派員ダリオ・ボナノミ氏は言う。 「この受容体を血管細胞から取り除くと、運動軸索が血管と衝突し、筋肉への前進が妨げられ、ブロックされます。」

この発見は、成長を促すために血管を引き寄せる一方で、邪魔にならないように血管を反発する必要がある、発達中のニューロンの繊細なダンスを明らかにするものである。 これは、ALSやSMAなど、運動ニューロンが変性する疾患の潜在的な治療法である、幹細胞を使用した運動ニューロン「補充療法」の開発において克服しなければならないハードルに対処することに関連している。

将来的には、科学者らは、他の状況における神経と血管間の「クロストーク」や、脳卒中、脳損傷、ALSやSMAなどの変性疾患に神経系や血管系がどのように反応するかを調査する予定だ。

他の著者には、ソークのニール・D・アミンが含まれます。 イタリアのサン・ラッファエレ科学研究所のルイス・F・マーティンス、イラリア・ブランビラ、アレッシア・モッタ、ステファノ・デ・プレティス、ガネーシュ・パラメッシュワル・バート、オーロラ・バダローニ、キアラ・マルピーギ。 ニューヨークのバーク神経研究所の今井文康氏と吉田豊氏。 ポルトガルのコインブラ大学のラミロ・D・アルメイダ氏。

この研究は、欧州研究評議会 (助成金 335590)、ジョバンニ・アルメニス・ハーバード財団キャリア開発賞、ハワード・ヒューズ医学研究所研究者賞、国立神経障害・脳卒中研究所 (RO1 NS123160-01)、ソル・ゴールドマンの資金提供を受けました。 Charitable Trust、および神経科学分野のベンジャミン H. ルイス委員長。

DOI： https://doi.org/10.1016/j.neuron.2022.09.021