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【神経】サルに「指を動かすな」 二重遺伝子導入法で霊長類の特定の神経回路を狙って働きを止める

1 :依頼30−14@pureφ ★:2012/06/25(月) 03:01:50.32 ID:???
サルに「指を動かすな」、遺伝子操作で可能に

 霊長類の特定の神経回路を狙って働きを止める手法を、自然科学研究機構生理学研究所(愛知県)や
京都大学、福島県立医科大学のグループが開発した。

 この手法でサルの指の動きを制限することができた。霊長類の複雑な神経の仕組みの解明や、脊髄損傷の
治療法開発などにつながると期待される。英科学誌ネイチャー電子版に18日、発表する。

 「指を動かせ」というような神経の信号は、連なった神経細胞を次々に伝わっていく。研究チームは、特定の
薬剤に出合うと働き出してたんぱく質を作る遺伝子に着目した。マカクザルの脊髄にある、指を動かす神経の
2か所にこのような遺伝子を組み込み、薬剤を飲ませると、信号の伝達を妨げるたんぱく質ができて、2か所を
結ぶ信号の9割が遮られた。実験用につまみにくくしたエサをサルに与えたところ、エサをつまむ成功率は8割から
3割に下がり、動作にかかる時間も2倍になった。

読売新聞 2012年6月18日15時50分
http://www.yomiuri.co.jp/science/news/20120618-OYT1T00170.htm

霊長類の複雑な脳神経回路から特定の経路を選り分ける"二重遺伝子導入法"を開発
脳から筋肉に至る"間接経路"も指先の巧みな動きをコントロールしていることを発見
― 高次脳機能解明の方法論に大きな突破口 ― 特定の神経回路を標的にした遺伝子治療法開発へ期待 ―

内容
自然科学研究機構・生理学研究所の伊佐正教授・木下正治特任助教らと福島県立医大・京都大学の
共同研究チームは、新しい二種類のウイルスベクターを用いる ことで特定の神経回路選択的に遺伝子を導入
する方法を新たに開発しました(二重遺伝子導入法)。この手法により、進化の過程で霊長類において新しく
脳からの電気信号を筋肉に伝える直接の経路ができてきた一方で、取り残されてしまったと考えられてきた
“間接経路”が、実は私たち霊長類においても手指の巧みな 動きを作りだすことに重要な役割を果たしている
ことを発見しました。文部科学省・脳科学研究戦略推進プログラムの共同研究プロジェクトによる研究成果です。
英国科学誌Nature(6月17日号電子版)に掲載されます。

ヒトを含めた高等な霊長類は、手を巧みに動かす能力を身につけたことで、爆発的な進化を遂げたとされて
います。このように手指を一本ずつ器用に動かす能力は、大脳皮質の運動野が、筋肉を支配している脊髄の
運動神経細胞に直接接続するようになったからと考えられてきました。一方で、ネコやネズミといった、より下等で
手先が不器用な動物では大脳皮質からの指令は脊髄の介在ニューロンを介して間接的にしか運動神経
細胞につながっていません。このような“間接経路”は我々霊長類にも残っていますが、何をしているのかはよく
わかっていませんでした。このように進化の過程で残された“古い回路”が高等動物の脳でも使われているのか?
それとも邪魔だから抑制されているのかについては、多くの議論がありましたが決着はついていませんでした。

今回、自然科学研究機構・生理学研究所の伊佐正教授・木下正治特任助教らと福島県立医大・京都
大学の共同研究チームは、新しい二種類のウイルスベクターを組み合わせることで特定の経路選択的に
遺伝子を導入する方法(二重遺伝子導入法)を新たに開発し、この間接路を中継する脊髄介在ニューロン
系(脊髄固有ニューロン:propriospinal neuron)を選択的に抑制することに成功しました。これにより“間接
経路”が、実は手指の巧みな動きを作りだすことに重要な役割を果たしていることが明らかになり、長年の論争に
決着がつきました。今回の研究で鍵となったのは、2種類の新しいウイルスベクターを組み合わせて、特定の神経
回路を選択的・可逆的に遮断する技術の開発に成功したことです。これまで生殖細胞での遺伝子改変が可能
だったマウスではこのような操作は可能でしたが、霊長類では不可能でした。今回開発された方法を用いることで、
将来、特定の神経回路を標的とした脳神経の遺伝子治療が大きく進むことが期待されます。

http://www.nips.ac.jp/contents/release/images/isa-sarukaitei.jpg
図6 導入した遺伝子のオン/オフを簡単に制御できる
http://www.nips.ac.jp/contents/release/images/noupro-5.jpg
図5 複雑な神経回路から、特定の経路を選り分ける手法を開発

>>2あたりに続く

自然科学研究機構・生理学研究所プレスリリース 2012.06.18
http://www.nips.ac.jp/contents/release/entry/2012/06/post-214.html

2 :pureφ ★:2012/06/25(月) 03:02:50.35 ID:???
伊佐教授は「今回開発した霊長類への二重遺伝子導入法は、同じ高等哺乳類である人間の脳神経の遺伝
子治療にも応用できる方法として期待できます。また、脊髄は単なる反射の経路ではなく、精緻な運動を制御
する高度な役割を担っていることを見つけた教科書の常識を覆す発見です」と話しています。

文部科学省・脳科学研究戦略プログラム(課題C)にもとづく、福島県立医科大学・京都大学との共同研究に
よる研究成果です。

今回の発見
1.霊長類の複雑な脳神経回路から特定の神経回路を選り分ける“二重遺伝子導入法”の開発に成功しました。
2.1の二重遺伝子導入法を、脊髄の中でも脳から電気信号を直接手指の筋に伝える直接経路と並行する“間接
  経路”(脊髄固有ニューロン)に適用したところ、この“間接経路”の神経伝達だけを抑えることに成功しました。
3.2によって、脊髄の“間接経路”も指先の巧みな動きをコントロールしていることを発見しました。

http://www.nips.ac.jp/contents/release/images/noupro-1.jpg
図1 二重遺伝子導入法の開発(概念図)
noupro-1.jpg3つの神経(領域)(A,B,C)と、3つの神経(領域)(X,Y,Z)がつながり、複雑な神経回路を作って
いると仮定します。このうち、BからYへのつながり(経路)を標的に遺伝子導入したいと想定します。この際、神経
Yの神経のつなぎ目(シナプス)部位に逆行性ウイルスベクターである高頻度逆行性遺伝子導入 (highly efficient
retrograde gene transfer , HiRet)ウイルスベクターを注入すると、神経Yに通じている神経に遺伝子(赤)が導入
されます。その上で、神経Bに順行性ウイルスベクターを注入すると、神経Bの神経に別の遺伝子(青)が導入され
ます。この2つの遺伝子(赤と青)が二重に導入されたときのみに働くような仕組みを作っておけば(二重遺伝子導入
法)、神経Bから神経Yへの経路だけに特異的に遺伝子発現による影響を与えることができます。

http://www.nips.ac.jp/contents/release/images/noupro-2.jpg
図2 脊髄の“間接経路”の神経伝達だけを自由に止めることに成功
脊髄の“間接経路”に二重遺伝子導入法を適用しました。逆行性ウイルスベクターであるHiRetウイルスベクター
(福島医大が開発)と順行性ウイルスベクターの両方に二重感染した脊髄固有ニューロン(Propriospinal neuron:
PN)だけに特異的に遺伝子導入することに成功しました。これによって、DOXという薬物をサルに飲ませることで、
この“間接経路”の神経伝達(シナプス伝達)だけを効果を強めた破傷風毒素(京都大学が開発)を使って特異
的に止めることに成功しました。

http://www.nips.ac.jp/contents/release/images/noupro-3.jpg
図3 二重遺伝子導入法によってGFPを発現した脊髄固有ニューロン
二重遺伝子導入法を適用した結果、GFPを発現している脊髄固有ニューロン(PN)(“間接経路”)。

http://www.nips.ac.jp/contents/release/images/noupro-4.jpg
図4 “間接経路”の神経伝達を止めた時、サルの手指の巧みな動きが遅くなり、失敗が増えた
DOXを投与して“間接経路”の神経伝達を止めると、サルが手指をつかって筒の中のえさをつまむ運動ができなく
なりました。つまり、“間接経路”が阻害されたことによって、手指の巧みな動きができなくなったと言えます。

この研究の社会的意義

1.特定の神経回路を標的にした遺伝子治療法開発へ期待
 今回開発した二重遺伝子導入法は、霊長類や高等哺乳類の特定の神経回路に遺伝子導入することができる
技術です。人間の脳神経系の疾患では、特定の神経回路の異常によって引き起こされる疾患も多く知られています。
今回の研究成果によって、脳の複雑な神経回路の中でも特定の神経回路に対して、行動に影響を与えることが
できるほどにまで高い効率で遺伝子導入できる技術が開発されたことから、今後、こうした脳神経疾患の患者への
より副作用が少なく、効果的な遺伝子治療法の開発につながる研究成果といえます。

2.脊髄は単なる反射の経路という教科書的常識を覆す成果
 教科書の常識では、脊髄は、脳からの電気信号を伝える通り道であり、せいぜい反射の経路としか考えられて
いませんでした。今回の研究成果により、脳から筋肉への信号の通り道の中でも、進化によって取り残された“間接
経路”(脊髄固有ニューロン)が、手指の巧みな動きを生み出しコントロールしていることがわかりました。脊髄の神経
回路も、精緻な運動を制御する高度な役割を担っていることを見つけた教科書を書き換える成果です。

>>3あたりに続く

3 :pureφ ★:2012/06/25(月) 03:03:00.48 ID:???
3.高次脳機能解明の方法論に大きな突破口
 ヒトを含む霊長類の脳は、1千億を超える神経細胞が複雑に絡み合う神経回路をつくり、高次脳機能を生み
出しています。今回の手法を用いれば、こうした複雑な神経回路の中から特定の神経回路を選り分け、その機能を
探ることができると期待できます。

4.脊髄損傷後のリハビリテーションに理論的基礎を与える成果
 従来より、脊髄損傷が起きて、運動野から脊髄に至る直接経路が切れてしまうと運動能力の回復は困難とされて
いました。しかし、今回の結果から、進化的の過程で退化してしまったのではないかと考えられてきた間接経路をうまく
活用することで、脊髄損傷の患者でも手指の器用な運動の機能回復を促進できる可能性があることがわかりました。
このような新たなリハビリテーション法の開発や再生医療研究の発展が期待されます。

Genetic dissection of the circuit for hand dexterity in primates
Masaharu Kinoshita, Ryosuke Matsui, Shigeki Kato, Taku Hasegawa, Hironori Kasahara, Kaoru Isa, Akiya Watakabe,
Tetsuo Yamamori, Yukio Nishimura, Bror Alstermark, Dai Watanabe, Kazuto Kobayashi & Tadashi Isa
Nature (2012) doi:10.1038/nature11206
http://www.nature.com/nature/journal/vaop/ncurrent/full/nature11206.html

関連ニュース
【神経科学】文章と暗算、左脳前方の同じ場所 失語症患者のリハビリへの応用が期待/マックス・プランク研究所
http://anago.2ch.net/test/read.cgi/scienceplus/1339684135/-100
【脳神経】脳の神経回路作る物質を解明、再生医療応用も 京大
http://anago.2ch.net/test/read.cgi/scienceplus/1339600101/-100
【脳神経】雌雄の性行動決めるスイッチ ショウジョウバエの脳で発見 遺伝子の仕組みを解明/東北大
http://anago.2ch.net/test/read.cgi/scienceplus/1339250349/-100
【脳神経】生後の脳で新生する神経細胞の数を適切に調整する仕組み/東北大
http://anago.2ch.net/test/read.cgi/scienceplus/1336921683/-100

4 :名無しのひみつ:2012/06/25(月) 03:37:36.41 ID:BOFV/tME
(´・ω・`)このお猿さんはどうなっちゃうの

5 :名無しのひみつ:2012/06/25(月) 03:42:43.45 ID:o/XuQqBv
タイトルおかしいだろ

新妙な方法でサルの意志を制御しているみたいな表現だが、
直接神経と間接神経と2つあって単に後者を完全に?不能にしたら指を動かしにくくなった
神経をぶった切ったらそこが動かなるという当たり前の事と基本的に同じ

6 :名無しのひみつ:2012/06/25(月) 03:46:47.93 ID:FE0T5F75
実験は犯罪者を使ってやれよ
おサルさんがかわいそうだろ

7 :名無しのひみつ:2012/06/25(月) 03:48:56.80 ID:w4X/lseS
>>5
新聞記事の方はむちゃくちゃだな。

間接神経は使われてないかと思ったらちゃんと使われてたって話なんだけど
サルを自由に操ったってネタにしようと無理して記事書いた感じ。

8 :名無しのひみつ:2012/06/25(月) 04:29:27.11 ID:iEbGFn0g
でかした
その調子で人類のDNAに 嘘をつくな って刻んでくれ


9 :名無しのひみつ:2012/06/25(月) 08:21:18.78 ID:gVt1EfCT
>>8
そんな事したら、朝鮮人が呼吸できなくなるじゃないか!

10 :名無しのひみつ:2012/06/25(月) 09:49:03.83 ID:mchhEUW4
不随意運動とか停められるようになるのかな

11 :名無しのひみつ:2012/06/25(月) 10:08:12.69 ID:zY574uTU
常識?
検証データもないのに勝手にそう思い込んでた似非科学者どもが
うじゃうじゃいるってことだろうに


12 :名無しのひみつ:2012/06/25(月) 10:28:28.87 ID:FWEIHK8/
チンポを常に勃起させろということもできるんだろうなw

13 :名無しのひみつ:2012/06/25(月) 12:52:36.72 ID:c3xl3K9V
同じ方法で脊髄運動神経細胞(直接経路)止めたときどうなるかが気になる。
意外に指先の器用さと関係なかったりしたら高等とか下等とか恥ずかしい表現になるなw

14 :名無しのひみつ:2012/06/25(月) 13:00:12.12 ID:hb+vKhB0
後の偉大なる猿である。

15 :名無しのひみつ:2012/06/25(月) 14:04:25.73 ID:9RcY9Vri
とりあえず はやのんのサイト
http://hayanon.jp/

16 :名無しのひみつ:2012/06/25(月) 20:04:29.74 ID:A4vw9Jat
早く指を動かせと言っているサル

17 :名無しのひみつ:2012/06/25(月) 21:26:27.73 ID:+yNpK/li
これって、もしかして脊髄損傷の障害、パーキンソン、ジストロフィーとか治る予感?!

18 :名無しのひみつ:2012/06/25(月) 21:59:24.07 ID:4S1B890n
猿にトリガーは引かせないキリッ

19 :名無しのひみつ:2012/06/26(火) 21:02:09.38 ID:r+u6dljH
脳味噌針の方がリアルタイムに調整できそうで好きだな。

20 :名無しのひみつ:2012/07/01(日) 15:25:19.80 ID:Jak7xqIP
「働くな」

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