カリフォルニア大学デービス校で開発された新しいCaST標識技術で処理されたマウスのニューロン。CaSTは、シロシビンやLSDなどの幻覚剤に反応する脳細胞を迅速に標識することを可能にする。提供元：ラン・チャン、カリフォルニア大学デービス校
カリフォルニア大学デービス校の研究者らは、幻覚剤によって脳内で活性化されたニューロンと生体分子を追跡するための迅速で非侵襲的なツールを開発した。タンパク質ベースのツールはCa2+活性化Split-TurboID（CaST）と呼ばれ、研究で説明されている。 出版された Nature Methods誌に掲載。
うつ病などの脳障害の治療薬として、幻覚剤にヒントを得た化合物の価値に対する関心が高まっています。 心的外傷後ストレス障害 そして 物質使用障害LSD、DMT、シロシビンなどの幻覚剤は、脳の前頭前野のニューロンとそのつながりの成長と強化を促進します。この新しいツールは、科学者が脳障害の患者に対する幻覚剤治療のメリットを解明するのに役立つ可能性があります。
「考えることは重要です 細胞メカニズム 「これらの幻覚剤が作用する対象は何か」と、カリフォルニア大学デービス校神経科学センターおよび医学部の神経学助教授で、カリフォルニア大学デービス校幻覚剤・神経治療学研究所の所属でもあるクリスティーナ・キム氏は言う。「それが何なのか？ それが分かれば、同じメカニズムを標的にしながらも副作用の少ない異なる変種を設計できる」
この研究は、これらの化合物の有益な神経可塑性効果の原因となる分子シグナル伝達プロセスを段階的に追跡するために使用できる新しい技術を科学者に提供します。さらに、CaST は、他のタグ付け方法では通常何時間もかかる細胞タグ付け作業を 10 ～ 30 分で迅速に実行します。
「私たちは、DNAにパッケージ化して無害なアデノ随伴ウイルスに組み込むことができるタンパク質を研究室で設計しました」とキム氏は言う。「CaSTツールとこれらのタンパク質をニューロンに送り込むと、それらは細胞内で培養され、発現し始めます。」
この研究は、サイケデリックスおよび神経治療学研究所の創設所長であり、化学・生化学・分子医学部門の教授であるデイビッド・オルソン氏と共同で実施された。
脳のスナップショット
CaST ツールは、細胞内カルシウム濃度の変化を利用します。これは、ニューロンの活動を追跡するためのほぼ普遍的なマーカーです。ニューロンが活発に活動すると、カルシウム レベルが高くなります。CaST はこのヒントを利用して、ビオチンと呼ばれる小さな生体分子で細胞にタグを付けます。
この研究では、キム氏と同僚らはマウスに幻覚剤シロシビンを投与した。その後、ビオチンと併用してCaSTを使用し、前頭前皮質でカルシウムが増加しているニューロンを特定した。前頭前皮質は多くの脳疾患の影響を受ける領域であり、幻覚剤がニューロンの成長と強化を促進する領域でもある。
研究者らはマウスの頭部のけいれん反応も観察している。頭部のけいれん反応は幻覚剤によって引き起こされる幻覚の主な行動相関である。
「CaST の優れた点は、自由に行動する動物に使用できることです」と Kim 氏は述べ、他の細胞タグ付け技術では、画像化を行うためにマウスの頭部を安定させる必要があることを指摘しました。「ビオチンは、単純な染色と画像化の方法だけでビオチンが存在するかどうかを報告できる市販のツールが多数存在するため、タグ付けの基質としても優れています。」
この概念実証実験により、キム氏が「シロシビンによって活性化される前頭前野の領域のカメラスナップショット」と呼ぶものが得られた。
次のステップ
キム氏と彼女の同僚は現在、CaST ツールを使用して脳全体の細胞をラベル付けする方法に取り組んでいます。さらに、幻覚剤の影響を受けたニューロンによって生成される個々のタンパク質の特徴を豊かにする方法も模索しています。
「これらのサンプルをカリフォルニア大学デービス校プロテオミクス・コア施設に送れば、特定したすべてのタンパク質について、偏りのない画像が得られる」とキム氏は言う。「私たちは、タンパク質や遺伝子がどのようなものを表現するかという観点から、サンプルの全体内容を調べ、シロシビンを投与された動物と対照動物や疾患の動物モデルとの違いを調べたい」
目標は、サイケデリック薬が、 脳障害治療効果の段階的な細胞プロセスを解明します。
キム氏は、オルソン氏の研究室と共同で、CaST ツールを使用して幻覚剤によって引き起こされる神経活動と非幻覚剤によって引き起こされる神経活動を比較する将来の実験を実施することに興味を示した。
「CaSTは、これらの神経治療薬の作用機序を研究するための重要なツールとなるだろう」とキム氏は語った。
この研究の他のカリフォルニア大学デービス校の著者には、主執筆者のRun Zhang氏とMaribel Anguiano氏、Isak K. Aarrestad氏、Sophia Lin氏、Joshua Chandra氏、Sruti S. Vadde氏などが含まれます。
詳しくは：
Run Zhang et al、生体内での細胞活動履歴の迅速な生化学的タグ付け、Nature Methods (2024)。 DOI: 10.1038/s41592-024-02375-7
引用: 新しい方法は、幻覚剤がニューロンに及ぼす影響を数分で追跡します (2024 年 8 月 5 日) 2024 年 8 月 5 日に https://medicalxpress.com/news/2024-08-method-tracks-psychedelics-affect-neurons.html から取得
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#新しい手法で幻覚剤がニューロンに及ぼす影響を数分で追跡
2024-08-05 18:16:50