メラノプシンは人生の明るい面を見つめる

2010 年 12 月 7 日

メラノプシンは人生の明るい面を見つめる

2010 年 12 月 7 日

カリフォルニア州ラホヤ—体の体内時計を設定する光センサーとしてよく知られているメラノプシンは、視覚においても重要な役割を果たしています。そのメッセンジャー、いわゆるメラノプシン発現網膜神経節細胞、または mRGC を介して、明るさに関する情報を送ります。脳内の従来の視覚中枢に直接入ってくる光について、科学者の国際共同研究が今週号で報告されています。 PLoS生物学.

この研究結果は、画像形成視覚におけるmRGCの新たな役割を明らかにし、これらの細胞が、進行した網膜変性症の人であっても、光の強度を評価し視覚をサポートすることに大きく貢献できる可能性を示唆している、と研究者らは述べている。

「世界中で何百万人もの人々が、桿体と錐体の変性または機能不全によりさまざまな程度の失明に苦しんでいますが、その多くは依然として明るさの違いを知覚できます」と上級著者は述べています。 サッチダナンダ（サッチン）パンダ、博士、ソーク生物学研究所のレギュラトリー生物学研究室の助教授。 「メラノプシンを発現するRGCは通常、桿体と錐体が完全に失われた場合でも生存し、これらの条件下での光反応を説明できる可能性があります。」と彼は付け加えた。

100 年間の大部分において、哺乳類の網膜における光を電気信号に変換する能力は、桿体と錐体という XNUMX 種類の光受容体のみに限定されていると考えられていました。 パンダが、網膜の深層に埋め込まれた数千個の細胞にしか存在しない、哺乳類の第 XNUMX タイプの光受容体の存在を発見したとき、この見方は劇的に変わりました。

入射光の強度を測定する光色素であるメラノプシンは、私たちの視覚を助ける古典的な桿体オプシンや錐体オプシンとは根本的に異なります。 まず、光に対する感度がはるかに低く、空間分解能特性がはるかに低いため、XNUMX 日を通して周囲の光レベルの変化を脳に伝えるというこの光センサーの主な機能に完全に適合します。

それは、視神経が交差する点のすぐ上にある人間の概日時計に信号を直接送信します。 鉛筆消しゴムの半分の大きさですが、体の一日のリズムを日の出と日の入りに同期させ、いつ寝るか、いつお腹が空くか、いつ起きるかを体に知らせます。 しかし、それ以上の効果があります。 絞りを調整できるカメラのメーターと同じように、mRGC は瞳孔サイズも制御します。

しかしこれまで、mRGC が従来の画像形成視覚、特にまだよく理解されていない「明るさ」と「明るさ」の知覚のメカニズムにも寄与しているかどうかは不明でした。

それを解明するために、パンダとマンチェスター大学の共同研究者らは、個々の mRGC の軸索 (他のニューロンと接続する細長い突起) を網膜から概日時計を介して追跡しました。 彼らは、軸索が網膜から受け取った視覚情報の主要な処理中枢である外側膝状核の略であるLGNまで到達していることを発見した。

「進行性網膜変性のモデルとしてよく使われる、機能的な桿体と錐体を欠くマウスであっても、LGNと視覚野に広範な光反応が存在することを発見しました」とパンダ教授は言い、いつか視覚を与えることが可能になるかもしれないと期待している。再設計されたメラノプシンを用いた遺伝子治療によって個人を盲目にする。

「網膜内の mRGC の密度は、意味のある解像度を得るには低すぎます」と彼は言います。 「しかし、より多くの細胞でメラノプシンを発現できれば、目の見えない人が環境を安全に移動できるレベルまで解像度を高めることができるかもしれません。」

この研究に貢献した研究者には、英国マンチェスターにあるマンチェスター大学の Timothy M. Brown、John Gigg、Robert J. Lucas も含まれます。 英国ロンドンのユニバーシティ・カレッジ・ロンドンのカルロス・ギアス、マアヤン・セモ、ピーター・J・コフィー。 ラホーヤのソーク生物学研究所の羽鳥めぐみ氏とシーナ・レイチェル・ケディング氏も同様だ。

この研究は、ウェルカム トラスト、国立衛生研究所、ダナ財団、ピュー奨学生賞、および失明を治すロンドン プロジェクトからの助成金によって資金提供されました。

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しています。

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。

ソーク研究所は、XNUMX 年にわたる基礎研究における科学的卓越性を誇りを持って称賛しています。