QSTら,サルの脳内の人工受容体をライブイメージング

量子科学技術研究開発機構(QST),京都大学および米国立精神衛生研究所の研究グループは,サルの脳内に発現させた人工受容体を生体で画像化する技術を世界で初めて確立するとともに,標的脳部位に人工受容体が発現していることを確認したサルに,人工受容体に作用する薬剤を全身投与し,価値判断行動を変化させることに成功した(ニュースリリース)。

脳には特定の機能を担当する神経細胞集団からなる「神経核」とよばれる多数の部位があり,それらの部位が協調して働くことで判断や意思決定など様々な高次脳機能を生み出している。この仕組みが破綻して精神・神経疾患等の病態を示すことから,特定の脳部位の神経活動を操作することによって変化する機能を同定することが重要となる。

この目的のため,実験動物の特定の脳部位の神経細胞集団に「スイッチ」の役割をする人工受容体タンパク質を遺伝子導入技術により発現させ,その受容体にだけ作用する薬で神経活動を局所的に操作する手法が様々な研究に用いられてきた。

しかし,従来,標的となる神経細胞集団に狙い通り受容体が発現しているかを確認するためには,すべての実験終了後に脳組織標本を作製して確認するしか手段がなかった。特にヒトに近いサルを対象とした実験では,利用できる個体数が限られることもあり,人工受容体を発現させるような遺伝子導入技術を利用して脳機能操作に成功した研究例はごく少数だった。

今回,研究グループは人工受容体遺伝子を組み込んだウイルスベクターをサルの特定の脳部位の神経細胞集団に感染させ,発現した人工受容体をPETにより画像化し,発現のタイミングや位置,範囲,強さを生きたまま評価することに成功した。

さらに,線条体という構造の一部の神経細胞群に人工受容体を発現させ,受容体に作用する薬剤を全身投与し神経活動を「スイッチ・オフ」にしたところ,それまでサルが問題なくこなしていた報酬量に基づく「価値判断」に関わる行動が障害されたことから,この線条体領域が価値判断を担っていることが確認できた。

この成果により,霊長類の脳において遺伝子導入によって発現させた人工受容体を画像化する技術が確立された。サルではこれまで難しかった,特定の脳部位を非侵襲的に,一定時間,繰り返し操作するという神経活動制御を効率的かつ高精度に実施できるようになることから,サルを用いた高次脳機能研究の飛躍的な進展が期待されるという。

また,人工受容体遺伝子を精神・神経疾患の原因となる神経細胞群に導入して,症状が出た時にだけ薬で抑えるような,画期的治療法の開発が期待でき,臨床応用の観点からもこの成果の意義は極めて大きいとしている。

その他関連ニュース

  • 分子研ら,プランクトンの紫外線感知メカニズムを解明
    分子研ら,プランクトンの紫外線感知メカニズムを解明 2017年06月22日
  • 早大ら,アト秒レーザーで電子波動関数をイメージング
    早大ら,アト秒レーザーで電子波動関数をイメージング 2017年06月19日
  • 電通大,大型物の測定が可能な光コムイメージングを開発
    電通大,大型物の測定が可能な光コムイメージングを開発 2017年06月19日
  • 九大ら,プラズモンシートでナノ界面を可視化
    九大ら,プラズモンシートでナノ界面を可視化 2017年06月19日
  • 東芝,センサー上で細胞の蛍光観察に成功
    東芝,センサー上で細胞の蛍光観察に成功 2017年06月16日
  • 阪大ら,XFELで超高速衝突破壊を原子レベルで観察
    阪大ら,XFELで超高速衝突破壊を原子レベルで観察 2017年06月14日
  • 産総研,静電気の可視化に成功
    産総研,静電気の可視化に成功 2017年06月07日
  • NECら,可視光・非可視光画像をAI合成
    NECら,可視光・非可視光画像をAI合成 2017年06月05日