9月21日:動物園の猿は腸内細菌叢がヒトに似る(9月13日号米国アカデミー紀要掲載論文)
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9月21日:動物園の猿は腸内細菌叢がヒトに似る(9月13日号米国アカデミー紀要掲載論文)

2016年9月21日
   現代人特有の問題になっているメタボリックシンドロームや免疫異常の発症に、食生活を中心とする生活習慣によって変化した腸内細菌叢が関わるという考えが広がってきた。腸内細菌叢の変化とは何かを明らかにするため、都会から田舎に暮らす人間、さらには文明から無縁の生活をおくる未開の民族の大便を集めて腸内細菌叢が比べられている。この結果見えてきたのは、食生活では極めて乏しい生活をしているように見える未開の民族ほど、腸内細菌叢が多様で、現代化、都会化によりこの多様性が失われることだ。そして、この理由が動物性脂肪が多い一方、植物性繊維が乏しい現代の食生活ではないかと考えられている。
   今日紹介するミネソタ大学からの論文は、現代化、都会化が腸内細菌に及ぼす影響について極めてユニークな視点で迫った研究で9月13日号の米国アカデミー紀要に掲載された。タイトルは「Captivity humanizes the primate microbiome(霊長類の細菌叢は飼育によりヒトに似てくる)」だ。
   タイトルに示されているように、もし人間の都会化、現代化が腸内細菌叢に大きな影響を持つなら、同じ傾向が動物園の猿にも見られるのではと着想したのがこの研究の全てだ。
  実際には、ホエザルと尾長ザルの便を、野生、保護区、そして様々な動物園から集め、細菌叢を16SリボゾームRNAの遺伝子配列から調べ、動物を人工的に飼育することの影響を調べている。
   尾長ザルで一番詳しく調べられているが、結果は野生、保護のための飼育、そして動物園での飼育と、野生が失われるに従って、人間の細菌叢に近づいてくるという結果だ。
   この変化の主要部分は、BacteroidesとPrevotellaという野生の霊長類には見られない細菌の割合が上昇することだが、これ以外にも多くの細菌が変化している。
   面白いのは、ホエザルの飼育により起こる変化のそのままの延長線上に、都会化していない人間、そして都会化した人間がいることだ。一方、尾長ザルの方は動物園での飼育により細菌の種類が大きく再構成している点だ。
   この変化の原因を様々な要因について調べているが、結局食事の変化に絞られている。動物園の餌と、野生の餌の比較を中心に、違いを詳しく調べている。その結果、
1) 餌の多様性が動物園の飼育では極端に低下する、
2) 摂取植物繊維の量が減る、
3) 新しい植物摂取の指標である葉緑体などの植物DNAが飼育により低下する
などを明らかにしている。もちろんサルは常に植物性の食事をしているので、単純な植物繊維の量だけでなく、多糖体中心の植物繊維への変化が最も重要な要因だとしている。
   具体的な結果は地味な感じで、歯切れが悪い感じがする。やはりこの研究のハイライトは動物園のサルを対象に選ぼうと考えた着想の妙にある。
カテゴリ:論文ウォッチ

9月20日:体温中枢(9月22日号Cell掲載論文)

2016年9月20日
    昨日に続いて脳研究を紹介したいと思っているが、認知や記憶ではなく、体の体温の調節の話だ。
  私たちの体温は狭い範囲に収まるよう、自律神経系を通じて熱の産生量や散逸を調整し、同時に暑さや寒さに対する一定の行動パターンを誘導して熱調節をより安定なものにしている。私たちが猛烈な暑さや寒さに急速にさらされてもなんとか体温を維持できるのは、この自律神経と行動制御が短時間に誘導できるからで、どちらが欠けても死が待っている。
   今日紹介するカリフォルニア大学サンフランシスコ校からの論文は、暑さにさらされた時、体温の上昇を防ぐ過程の司令塔になっている中枢を特定した研究で9月22日号の Cellに掲載された。タイトルは「Warm-sensitive neurons that control body temperature (暑さを感じて体温を調節する神経細胞)」だ。
   これも光遺伝学を用いた研究だが、体温中枢の場合遺伝子操作する神経細胞が完全に特定できていない。したがって、この研究はまず体温中枢と考えられる視床下部視索前部のどの神経細胞が高温に反応して興奮するのかから調べている。
   まず興奮する細胞ではタンパク翻訳に関わるリボゾームタンパクの一つがリン酸化されることに着目し、リン酸化したリボゾームに結合しているmRNAを調べて、熱に対して反応的に上昇する遺伝子を特定している。この実験から、神経増殖因子BDNFと松果体アデニルシクラーゼ活性ペプチドPACAPを発現している細胞が、熱を感じて興奮することを突き止める。これにより、PACAP遺伝子を指標にこの神経を操作する道筋がついた。
   次にPACAP発現細胞の興奮が光でモニターできるよう操作したマウスを使って、この神経の興奮が30度以上の熱によりほとんど数秒という単位で誘導されるが、低温には全く反応しないこと、そして熱の感知は皮膚のセンサーからの刺激で起こっていることを明らかにしている。
   次はこの中枢細胞を光遺伝学を使って刺激する機能実験を行い、
1) 刺激により、褐色脂肪細胞での熱産生が抑えられ、尻尾の血管が拡張して熱を拡散させることで体温が下がる。
2) マウスを温度の低い場所に移動させ、低温で誘導される巣作り行動を抑制する。
ことを明らかにしている。すなわち、自律神経及び行動を同時に制御する神経細胞であることを示している。
  最後に、熱を作る自律神経系に直接作用しているかどうか、視床下部背内側への投射を調べ、今回特定された神経の90%がこの部位へ投射していることを示している。残念ながら行動制御に関わる神経結合については特定できていない。
   以上、神経の特定から生理学まで大変な力作で、この結果1)皮膚の末梢神経、2)視床下部前視索領域のBDNF+CAPRA発現GABA作動性神経、3)視床下部背内側、4)褐色脂肪酸と尾部血管という、暑さに対する神経回路が明らかになった。
   この論文を読みながら、日本人と欧州人の温度感受性の差について考えていた。神戸の発生再生研時代、私のラボにはフランス、ロシア、スウェーデン、ドイツなど様々な国から研究者が集まっていたが、夏になるとクーラーの温度を巡って日本人とトラブルが起こった。要するに彼らは暑がりだ。おそらく、これは皮膚のセンサーの違いにあると思うが、しかしこれだけ反応が違っても、同じように温度が維持されるのは不思議な気がする。この論文も力作だが、やはり一編の論文で片がつくほど簡単なメカニズムではなさそうだ。
カテゴリ:論文ウォッチ

9月19日:記憶を固める脳回路(9月7日号Nature掲載論文)

2016年9月19日
   歳をとると記憶力が落ちるのはよく理解しているつもりでも、昨夜何を食べたかすぐ思い出せないことがあるとぞっとする。しかし、例えば1週間前でも、旅行先で食べた食事は鮮明に思い出せるので、心配することはないと思っている。このように、日常の経験が記憶として残るかどうかは、経験した時の状況に影響される。一般的に、新しい状況で刺激を受けた時の記憶は残りやすい。この新しい状況が記憶を高めるメカニズムについては、これまで腹側被蓋野(VTA)から海馬に投射する神経が、海馬記憶回路の結合を高めることで記憶が固まると考えられてきた。
   ところが、今日紹介するエジンバラ大学からの論文(Takeuchiさんというおそらく日本人が筆頭著者だ)は、VTAではなく青斑核(LC)から海馬へ投射する神経が記憶の固定に関わることを、マウスと光遺伝学を使って示した研究で9月7日号のNatureに掲載された。タイトルはズバリ「Locus coeruleus and dopaminergic consoledation of everyday memory (青斑核とドーパミンによる毎日の記憶の固定)だ。
   この研究では毎日の記憶が新しい環境で過ごすことで固定しやすくなるメカニズムについて、光遺伝学が利用しやすいマウスを用いて研究している。このため、マウスに餌の場所を覚えさせた後、30分ほどして真っ赤な床敷きの中で過ごさせ、記憶の固定を調べるという課題を設計している。結果をみると、場所の記憶は通常24時間で失われるが、新しい環境で過ごすと記憶が固定されている。
   次に、新しい環境に反応して記憶を固定させる神経が、これまで考えられてきたようにドーパミン神経かどうか、ドーパミン神経だけがチャンネルロドプシンを発現するように操作したマウスを用いて実験している。
   まず光で興奮する神経を特定して、実際に新しい環境に反応して興奮するか調べ、ドーパミン神経が存在するVTAとLC両方が新しい刺激で興奮することを確認している。
   次に、VTAとLCにCreリコンビナーゼを注射して神経を蛍光色素でラベルし、その投射を調べた実験から、通説に反し海馬に投射するのはLCのドーパミン神経であることを示している。
   そして、最後にLCを刺激すると、海馬のシナプス結合が高まり、記憶が固定すること、そしてこのLCがノルアドレナリンの刺激を受けて興奮する神経であることを示している。
   この結果は、海馬での記憶の固定を、新しい環境によって刺激されるLC細胞の海馬への投射が重要であることを示した重要な貢献だ。特に、LCがアルツハイマー病や自閉症、さらにはMECP2遺伝子異常に重要な関わりを持つことが注目されている今、この発見を基盤にこれらの疾患を見直すことは重要ではないかと思う。また、新しい環境によるドーパミン回路の活性化は、これまでの報酬回路とは異なる記憶のメカニズムだとすると、私たち高齢者にも重要なヒントになるように思う。
カテゴリ:論文ウォッチ

9月18日:アルコール酵母は人間の歴史を語る(9月8日号Cell掲載論文)

2016年9月18日
どんな目的で人が集まっても、酒についての話題が始まると、本来の目的を忘れて話が盛り上がる。半分はアルコールの脳に対する作用のせいだが、もう半分は酒との付き合いが、多くの人たち(少なくとも私たち夫婦)の、生活を語り、歴史を語り、民族を語り、国際性を語るからだろう。
   同じように、酒は人類とともに進化し、その多様性は各民族の文化の一部を担ってきた。だからこそ、酒の話題になると誰もがウンチクを語りたがり、話が終わりなく続く。驚くのは、この多様性の全てが、発酵に関わる出芽酵母C.Cervisiaeの多様性を反映していることだ。
   この多くの酒好きのウンチクをさらに深めてくれる論文がビールの国ベルギーから9月8日号のCellに発表された。タイトルは「Domestication and divergence of saccharomyces cervisiae beer yeasts(ビール酵母S.Cerevisiaeの利用と多様化)」だ。
   この論文では様々な酒類の発酵に使われる酵母157種類についてゲノムを調べ、酵母ゲノム変化と、そこから醸し出される酒の特徴とを相関させようとした研究だ。したがって、この論文はゲノムについての研究とはいえ、自然科学の研究というより、文化人類学についての研究と言っていい気がする。実際、特定の生物のゲノムを100や200解読したからといって、Cellの編集者の支持は得られないだろう。まさに、誰もがウンチクを語り始める酒についての核心に迫る面白さがあるから、この論文がレフリーや編集者に支持されたのだろう。おそらく編集者が全くの下戸ならこの論文は採択されなかったはずだ。まさに酒好きのための論文で、かくいう私も酒を思い浮かべながら楽しく読んだ。
   結論をまとめるとすると、「酒を作る時の酵母には人類の歴史・文化、そして嗜好までもが記録されている」と説明すれば十分ではなかろうか。
   ただ、次の酒の席でウンチクを語りたいあなたに、少しだけ知識についてもまとめておこう。
1) 世界中でアルコール醸造のために使われる酵母は、ほんの数種類の先祖から由来している。
2) 中でもビール酵母の多様性は大きく、英国やヨーロッパ本土のビール酵母の多様性は著しい。一方、アメリカのビール酵母は、私たちが感じているように多様性は少ない。
3) 酵母の系統の確率は、17世紀で、微生物学の概念が生まれるより前からそれぞれの土地で、人間の手で系統化された。
4) ビール酵母は醸造から醸造へと培養を続けていくので、すでに胞子形成能力を失っている。一方、ワイン酵母は、ブドウや昆虫とともに自然を生き続けているので、胞子形成能や自然ストレスへの耐性が維持されている。
5) ビール酵母は、2種類の異なる先祖から由来しているが、目的が同じであるため、匂いや味に関わる遺伝子の変化がほとんど同じになっている。
6) ちょっとマニア向けのウンチクだが、ビールだけでなく、日本酒やワインでも嫌う、強いスパイシーでクローバーの匂いは主に4VGという物質由来で、この物質を作る酵素は酵母から除かれていることが多いが、この匂いを特徴とするドイツのヴァイツェンビール酵母では、きちっと維持されている。
  他にもスピリットの酵母、日本酒の酵母について面白い話が目白押しだが、もう紹介しきれない。要するに、酒の酵母は文化の歴史を記録しているという話だ。そして、この文化と酵母のゲノムを組み合わせると、新しい味を生み出せる可能性まで示している。ひょっとしたら21世紀のコスモポリタン文化が、この論文から生まれるような気がする。
カテゴリ:論文ウォッチ

9月17日:賢いカラス、アララ(9月15日号Nature掲載論文)

2016年9月17日
    ヒト以外に言葉を使う動物はいないが、道具を使う動物は数多く存在する。個人的見解だが、道具や言葉といった、自己の外にあるものを自分の体の一部として使う能力には、物語(実際に起こっていないこと)を構想する能力が必要になる。このため、道具を使う動物を研究する時、その動物が物語を実際に起こったことから獲得したのか、あるいは全く経験していないことを物語として構想したのかが問題になる。
   今日紹介する英国のセントアンドリュース大学からの論文は、ハワイに住んでいたアララと呼ばれるカラスは、経験したことのない物語を構想する能力を持っていることを証明した論文で9月17日号のNatureに掲載された。タイトルは「Discovery of species-wide tool use in the Hawaiian crow(ハワイのカラスの種に広く見られる道具の利用の発見)」だ。
   私は朝5時半過ぎからウォーキングしてからこの原稿を書くことを日課にしているが、春から夏にかけてカラスの群れが上手にゴミ袋から餌をつまみ出しているのを見ていつも驚いている。実際ニューカレドニアのカラスが道具を使って餌を摘み出す賢い鳥であることは報告されてた。ハワイに住んでいたカラスの一種アララも道具を使う賢いカラスとして知られていたようだが、残念ながら野生のアララはほぼ絶滅し、現在は保護繁殖されているアララだけが存在している。この状況を利用して、研究グループはアララの道具を使う能力が、経験で獲得したものか、あるいは経験しない物語を構想しているのか調べている。
   繁殖保護されたアララのほとんどが、木の穴に潜む昆虫の幼虫を、その穴にあった小枝を使っておびき出す離れ業を使って取る。この研究では、このような経験を一切できないようにした環境で育てたアララでも、人工的に作った状況で必要が生まれると、道具を使って昆虫を採るという物語を構想できるかどうかを調べている。
   詳しい結果を解説する必要はないだろう。答えはイエスで、どう考えても小枝と自分のくちばしでは届かない穴をみると、自然に枝を使って昆虫を追い出す行動をとる。しかも長い枝だと、短くしてから使ったり、カラスによっては枝を他の木から折って使うことすらある。これらの事実から、アララは道具を使う能力を生まれつき持っていることが証明されたと結論している。今後、この能力のあるカラスと、ないカラスの脳や遺伝子を比べることで、物語を作る能力の生物学的背景に迫れることになる。
   読者の中には、なんだ観察だけのゲテモノ論文だと考える人もいるかもしれないが、私はこの研究は極めて重要な一歩だと思う。すなわち、同じカラスの中に物語を持つ種と、そうでない種が見つかったということで、おそらく最も進化的に近い種の中で見つかった大きな違いを調べるチャンスが巡ってきたことを意味する。期待してみていきたい。
カテゴリ:論文ウォッチ

9月16日:アトピーになりやすい腸内環境(Nature Medicineオンライン版掲載論文)

2016年9月16日
    アトピーを定義することは難しい。アメリカ喘息アレルギー学会は、普通に環境に存在する様々な抗原に対して免疫反応を起こしやすい体質と定義しており、この体質を明確に遺伝的体質であると明言している。最近の研究で、この体質の一端が、外界の抗原の進入を防ぐ皮膚のバリア機能の低下であることがわかってきた。この問題の一つの解決法として、保湿剤などを新生児に塗布してバリア機能を補完する試みが国立生育医療研究センターで行われ、高い効果があることが示されている。
  一方、体質以外のアトピーに繋がる要因として注目されているのが腸内細菌叢だ。昨年、生後3ヶ月の乳児の便を調べて、喘息のリスクと細菌叢の構成が相関することが示され、特に注目が集まっている。例えば今年8月このホームページで紹介した、不潔と思われる新生児の指しゃぶりにアトピー予防効果があるというニュージーランドからの研究も、最終的には腸内細菌叢の変化によりアトピーを予防しているのかもしれない(http://aasj.jp/news/watch/5506)。
   今日紹介するカリフォルニア大学サンフランシスコ校からの論文はこの問題をさらに掘り下げるため、生後1ヶ月という早い段階の腸内細菌叢とアトピーの相関を調べた研究でNature Medicineオンライン版に掲載された。タイトルは「Neonatal gut microbiota associates with childhood multisensitized atopy and T cell differentiation (新生児の腸内細菌叢は児童の多数の抗原に反応するアトピーとT細胞分化と相関する)」だ。
   研究では生後1−11ヶ月までの乳児298名から便を採取、腸内細菌叢及び真菌の構成を調べている。生後1ヶ月前後で多くのサンプルを集めている点と真菌についても調査が行われている点が今回の研究の重要な点の一つだ。
   実際には何百種類にも及ぶ細菌叢の構成を多くの人間で比べるため、様々な数理解析を重ねる分析が必要だ。例えば、腸内細菌叢の多様性と、真菌の多様性が逆相関することを示すグラフがあるが、実際には大きくばらついている。個体間の多様性についてみると、細菌叢は年齢とともに拡大するが、真菌は逆に収束する。これらの数理解析から、新生児の細菌叢をなんとか3群に分けている。各群で、2歳児時点で様々な抗原に対するIgE反応、あるいは両親からの聞き取り調査による喘息の有病率を比べると、一つの群がアトピーと相関することが認められ、このアトピーリスクと相関する群の特徴をさらに解析している。
   この群の特徴は、細菌叢の多様性が低いこと。特にビフィズス菌、乳酸菌、大便菌,真性細菌の比率が減り、真菌についてはマラセチア菌が減っている特徴を有している。その結果、胆汁由来の代謝物が上昇する一方、アミノ酸や脂肪など多くの代謝物の構成が正常群とは異なることが明らかになっている。
  最後に、便から水で抽出できる成分と末梢リンパ球を混合する実験から、アトピーリスクと相関する細菌叢から炎症性のT細胞がより強く誘導されることが明らかになっている。
   この結果は、期待通り新生児の腸内細菌叢の構成は将来のアトピーリスクと相関すること、そしてこれを標的にした治療が可能であることを示唆している。プレバイオかプロバイオか、小児科領域で重要な分野になると思う。
カテゴリ:論文ウォッチ

9月15日:光遺伝学のサルへの応用(9月8日号Cell掲載論文)

2016年9月15日
   つい4日前に光遺伝学を応用した眠りの研究について紹介した(http://aasj.jp/news/watch/5763)。この時、人間以外の動物にこの技術を応用した研究が進んでいるだろうと述べたが、早くもCellにアカゲザルのドーパミン神経についての研究がロンドン大学から発表された。2006年にこの技術が報告されたことを考えると、当然のことだろう。タイトルは「Dopamine neuron specific optogenetic stimukation in rhesuss macaques (アカゲザルのドーパミン神経を光遺伝学的に刺激する)」だ。
   この研究の主目的は、サルにも光遺伝学が使えることを示すことだ。実際、遺伝子操作が簡単なマウスで開発された技術をそのままサルに応用するのは簡単ではない。特に光遺伝学の場合、光に反応するチャンネル遺伝子を特異的な細胞に発現させることが必要だが、これを確かめるためにはかなりの数の動物が必要になる。ところが、倫理的な問題は棚上げにして、問題を実験コストに絞っても、サルを使うハードルは高い。今後、CRISPR技術などが使われ、特異的神経の光遺伝学を同じ条件で使うための系統が整備されるように思うが、繁殖の問題を含めまだまだ時間がかかる。
   そこでこの研究では個体ごとに目的の脳細胞に遺伝子導入を行う方法を用いて、ある程度納得のできるレベルで光遺伝学が使えれば良いと割り切って研究を行っている。そのため、まずドーパミン神経細胞で遺伝子発現の特異性がよく研究されているTHプロモータを用いてCreリコンビナーゼを発現させ、この Creにもう一つのベクターを使って導入したチャンネルロドプシン(ChR2)遺伝子を活性化型に変えるという方法で、個体間で導入効率にばらつきのない、95%レベルの特異性を実現している。
   研究自体は、この方法で確かにChR2遺伝子がドーパミン神経細胞に発現し、光によってドーパミン神経だけが興奮していることを示した後、行動実験を行っている。
   ドーパミン神経は、期待が実現した時に興奮して満足感を与える報酬回路に関わることが知られている。研究では、まずサルにご褒美を与えると同時に光刺激をすることで、ドーパミン神経がより強く興奮することを示し、報酬系を光が刺激していることを確認している。
  次にサルに2枚の図を見せて、片方を選んだ時にはご褒美だけ、もう片方を選んだ時にはご褒美と光刺激を加えて、どちらを選ぶか追跡すると、光刺激を受ける方を選ぶようになることを示し、今回用いた光遺伝学で操作したドーパミン神経への光刺激が、確かに報酬系を活性化していることを示している。
   もちろん同じ実験をマウスで行っても、論文はCellには掲載されないだろう。話は簡単だが、サルで行ったところが評価されている。実際、報酬系を調べる実験は、サルでないとできないレベルの実験だ。マウスではできなかった多くの実験がこの技術を待っている。その一歩が始まった。
   さらにこのような研究から、脳細胞へ遺伝子導入する時の効率や、新しい手法が開発されることも期待される。その結果、脳細胞を標的にする遺伝子治療に対して重要な情報をもたらせてくれるだろう。期待したい。
カテゴリ:論文ウォッチ

9月13日:ビデオゲームの脳への影響(Annals of Neurology 9月号掲載論文)

2016年9月14日
   少し専門性の高い論文紹介が続いたので、一般の方にも十分理解できる論文を探していたら、スペインのdel Mar病院から発表されたビデオゲームの脳に対する影響を調べた論文に出会ったので紹介することにした。タイトルは「Video gaming in school children: How much is enough ? (学童のビデオゲームの限度)」だ。
  学童を持つ両親にとったら、子供のビデオゲームをどう規制すればいいのか頭の痛い問題だが、脳研究から見た時ビデオゲームは必ずしも悪い面だけではない。例えば2013年9月には高齢者の認知機能を高めるビデオゲームについての構想がNatureに掲載された(http://aasj.jp/news/watch/407)。一方、英国の10歳から15歳の学童についての研究ではビデオゲームで遊ぶ時間と、行動障害の罹患率が相関するという報告が出ている。
   私も、ビデオゲームは脳の発達に大きく影響すると思っている。それが人類にとっていいか悪いかは、経験しない私たちだけが判断し得ることではないが、この影響について繰り返し調査を行うことは、将来のためにも重要だ。
   この研究ではスペインの39の学校から7−11歳の2897名をリクルートし、まずビデオゲームを日常行っているグループと、行わないグループに分け(2442名がゲーマー)、様々な脳機能、性格を親からのアンケートを含む様々なテストで評価するとともに、MRIを用いて、白質の大きさの変化、拡散テンソル法を用いた神経結合、機能的MRIなどを駆使した画像診断を278人の学童に行い、脳機能や性格と相関させている。通常行っているゲームの種類も調べているが、極めて多様で、今回はその内容で層別化することはしていない。
   結果だが、これまでの多くの研究と同じで、ビデオゲームは明らかに学童の運動反応を高める。ただ、これは週1時間ゲームで遊べば十分で、それ以上遊んでも特に反応が高まることはない。また、学業の方も、少しではあるがゲーマーの方が良い。睡眠時間、作業記憶、注意力など他の様々な指標についても調べているが、今回の調査では差は見られていない。
   一方、行動障害を見てみるとゲームで遊ぶ時間が2時間を超えると、時間に比例して頻度が上がる。これは英国の調査を裏付ける。
   以上を総合すると、週1時間程度は明らかに運動機能を高める効果があるビデオゲームだが、やはりのめり込むと行動障害につながるという結果だ。
   次に、この行動異常と相関するMRIによる脳画像を調べている。結果だが、
1) 運動機能の上昇と相関して、運動機能に関わる線条体の神経線維の豊富な白質部分が、ゲーマーで明らかに増大している。
2) 拡散テンソルで調べた神経結合性でも、線条体の側方につながる部分が上昇している。
3) 被蓋と尾状核との機能的結合の上昇もゲーマーで見られる。特にゲーム時間が長い対象では、前帯状皮質との情動に関わる部分のとの結合性が上昇している。
脳画像については素人なので、どこまで行動と相関させられるか評価のしようがないが、要するに運動機能上昇は脳の変化として検出できるが、行動異常については明確な相関を特定できるところまでは至っていないということだろう。
いずれにせよ、やりすぎはいけないが、ゲーム自身は大丈夫ということだ。しかし、これは親が規制が効く学童の話で、独立して生活している若者だと、全く規制が効かない場合もある。次はその辺の調査も重要ではないだろうか。高齢者にゲームが効果があるなら、青年の脳に及ぼす効果はもっと大きいはずだ。
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9月13日:試験管内での魚の細胞分化(9月13日号Stem Cell Reports掲載論文)

2016年9月13日
   脊椎動物の発生研究は様々なモデル動物を使って行われているが、ゼブラフィッシュ、アフリカツメガエル、ニワトリ、そしてマウスの4種類が中心になっている。それぞれの動物に、実験上の有利な点、不利な点があり、解きたい問題に応じて使われてきた。
  この4種類の中でゼブラフィッシュは最も新しいモデル動物で、短いライフサイクル、発生過程の観察の容易さなど、大規模突然変異誘導に基づく発生遺伝研究上の利点から20世紀後半から急速に普及した。
   大規模発生遺伝学が可能なモデル動物としてのゼブラフィッシュ確立に向けて踏み出したパイオニアはオレゴン大学のチャック・キンメルだが、始めた時はもちろんこれほど成功するとは思っていなかったようだ。熊本大学でようやく自分の仕事がで始めた頃、ケルン大学のスプリングミーティングに招待された。この会議は多くの発生学者と出会う機会になったが、この時、朝食の席でたまたま一緒になったキンメルと同じく線虫の研究でノーベル賞を受賞したホーヴィッツが、研究人口が少ないゼブラフィッシュや線虫ではなかなか論文が通らないとぼやいていたのを覚えている。
   少し脱線したが、今日紹介する中国武漢大学からの論文はゼブラフィッシュ胎児細胞から心臓を誘導する培養系の開発の研究で、9月13日号のStem Cell Reportsに掲載された。タイトルは「Directed differentiation of zebrafish pluripotent embryonic cells to functional cardiomyocytes(ゼブラフィッシュ多能性胎児細胞から機能的心臓細胞への分化誘導)」だ。
   もともとゼブラフィッシュを実験に選ぶ時、細胞培養が可能かどうかあまり問題にならない。ただ、研究が進んで実験材料としての厚みが増すと、様々な方法を適用してみたくなる。例えば心臓を考えると、細胞分化培養が可能になり、特定の分化中間段階が分離できると、構造と細胞との関連を調べるための新しい系が完成することは間違いない。
   この研究では、ゼブラフィッシュの心筋細胞が成熟後も再生能が高い点について将来研究するという目的を掲げて、その前段階としての心臓細胞培養法の確立を行っている。
  研究ではまずマウスでの多能性維持に関わるマーカーを指標に、多能性細胞を分離できるステージを選び、そこで得られた細胞から心臓細胞を誘導するための条件を検討している。実験自体は、私たちがマウス胎児を用いていろいろ試行錯誤を繰り返した時代を彷彿とさせる古典的なもので、未熟細胞を分離したり、中間段階を分離したりする技術はまだ利用できない段階の研究だ。
   一言でまとめると、ゼブラフィッシュ胚から取り出した多能性細胞から2日で拍動し、組織学的にも、生理学的にも完全な心臓細胞を誘導するためのフィーダー細胞や、増殖分化因子の条件が決まったというのが結論だ。
   今後、細胞移植や遺伝子発現研究を通じて、なぜ私たちの心筋細胞では再生能力が失われたのかを調べたいということだろうが、そこまでには多くの難関が立ちはだかるだろう。実際、研究人口が多いということが、研究推進の最も重要なファクターになっている。それから考えると、例えばES細胞が安定に培養できるようになり、十分な細胞数を用いて中間段階でのエピゲノムが解明できるというような大きなブレークスルーがないと、この程度の培養だけでは研究人口増加につながらないように思える。   再生だけでなく、他にも、発生での細胞と器官の関係を研究するためにもゼブラフィッシュの細胞培養は大きく貢献できる可能性がある。その意味で、コツコツ人とは違ったことをやり続けるこのグループの努力に期待したい。
カテゴリ:論文ウォッチ

9月12日:RNAのアデニンメチル化の機能(Natureオンライン版掲載論文)

2016年9月12日
   このホームページでも何回か紹介しているが、ヒト細胞でもアデニンがメチル化されたRNAが存在することが明らかになり、現在はメチル化されたRNAの機能に研究の焦点が当たっている。特に、RNAを直接メチル化する酵素Mettl3が特定されてからは、この分子を欠損させた細胞を使った解析が進んでいる。
   今日紹介するコーネル大学からの論文は、これまでRNAメチル化の機能を調べた研究の中でも、インパクトの大きさと、研究の徹底性では高いレベルにあると思ったので紹介する。タイトルは「m6A RNA methylation promotes XIST-mediated transcriptional repression(m6A RNAメチル化はXISTによる転写抑制を促進する)」だ。
  女性の細胞はX染色体を2本持っているため、そのまま両方のX染色体から遺伝子が発現すると、その遺伝子は男性の2倍量発現してしまう。2倍でもいいのではと思われるかもしれないが、ほとんどの細胞にとっては致命的になることが確認されている。そのため、一本のX染色体がそっくり不活化される。その時最も重要な働きをするのがXISTと呼ばれるRNAで、片方のX染色体をマークして、遺伝子抑制型のクロマチン構造形成の引き金になっている。
  これまで著者らはXISTがアデニンメチル化されていることを示している。この結果をもとに、この研究の著者らは最初から、XIST-RNAのアデニンメチル化がX染色体の不活化に必須であることを証明するのに狙いを定めて研究を進めている。
  まずRNA結合活性を持つRBM15分子は、一方でXIST-RNAに直接結合し、また他方でRNAメチル化活性のあるMETTL3などの分子複合体と直接結合して、XISTのメチル化に関わることを明らかにしている。ただ、RBM15には、ほとんど同じ機能を持つRBM15Bが存在するため、細胞から片方だけを欠損させてもXISTのメチル化は阻害されない。しかし、RBM15とRBM15Bの両方をノックダウンすると、METTL3を欠損させた時と同じで、XISTのメチル化が強く阻害を受ける。そこで、ES細胞でXISTを誘導して遺伝子発現抑制を誘導する実験系で、RBM15/RBM15B両方を欠損させる実験、あるいはMETTL3遺伝子を欠損させる実験を行い、XISTのメチル化を阻害すると、いくらXISTが発現しても、X染色体上の遺伝子発現抑制が起こらないことを明らかにしている。すなわち、XISTがメチル化されないとX染色体不活化が起こらないことを確認している。
   最後に、メチル化されたXISTだけが遺伝子発現抑制に効果があるのかについて、メチル化RNAに結合するタンパクとXISTやそれ以外のメチル化RNAとの結合を詳細に調べ、YTHDC1(DC1)分子だけがメチル化されたXISTに特異的に結合できることを突き止める。そして、DC1とXISTを直接結合させた分子を使って、XISTのメチル化がなくとも、DC1とXISTが結合しておれば、遺伝子を抑制できることを示している。すなわち、XISTのメチル化はDC1を特異的にXISTに結合させる機能を持っていることを示している。    この研究をもう一度まとめると、   「XISTはRBM15及びRBM15Bを仲立ちとしてメチル化作用を持つ分子複合体と結合、メチル化される。このメチル化によって初めてDC1がXISTと結合し、結合部位の遺伝子発現抑制の引き金になる」という結論になる。    一般の方には難しすぎたと思うが、RNA研究のプロの力が存分に発揮された研究だと感心した。
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