すべてのハグ、すべての握手、すべての器用な行為には触覚が必要であり、そのため触覚の分子基盤を理解することが重要です。 しかし、これまで科学者たちは、接触知覚に関与するイオン チャネル Piezo2 だけを知っていました。 マックス デルブリュック センターの体性感覚分子生理学研究室長、ゲイリー ルーウィン博士が率いる研究チームは、触覚にも重要な役割を果たしている Elkin1 と呼ばれる 2 番目のイオン チャネルを発見しました。 このタンパク質は、軽い接触などの機械的刺激を電気信号に変換することに直接関与していると考えられます。 Elkin1 が存在すると、皮膚の受容体が神経線維を介して中枢神経系と脳に接触信号を伝達できることが研究で示されました。
幹細胞由来のヒトニューロンや生きたマウスでの実験を含む同チームの前臨床研究でも、Elkin1が痛みを伴う機械的刺激の伝達に関与していることが示され、このイオンチャネルが慢性疼痛の治療戦略の潜在的な標的となる可能性があることが示された。
での活動を報告する 科学 「接触感覚には機械的にゲートされたイオンチャネルELIN1が必要です研究者らは、「我々のデータは、ELKIN1がマウスおよび潜在的にヒトにおける接触伝達の中核成分であることを特定した」と結論づけた。
触覚は「私たちの自己意識、社会的交流、触覚世界の探求の基礎となるもの」であると著者らは書いている。 「感覚は皮膚の特殊な末端器官で始まり、後根神経節（DRG）の細胞体を持つ低閾値機械受容体（LTMR）によって神経支配されます。 これらの LTMR の周辺端には、非常に小さな力で開くことができる機械的にゲートされたイオン チャネルが装備されており、これにより接触知覚が開始され、可能になります。
Lewin は 20 年以上にわたり、触覚の分子基盤を研究してきました。 「これまで、イオンチャネルである Piezo2 が触覚に必要であることはわかっていましたが、このタンパク質だけでは触覚の全体を説明できないことは明らかでした」と Lewin 氏は説明しました。 Lewin 氏とそのチームが新たに報告した研究により、接触知覚に重要な役割を果たす Elkin1 という新しい、つまり 2 つ目のイオン チャネルが発見されました。
実際、Lewin のチームは数年前、悪性黒色腫細胞株を調査しているときに Elkin1 に遭遇しました。 研究者らは、このタンパク質がこれらの高度に運動性の癌細胞による機械的な力を感知するために必要であることを発見した。 「我々は以前、高度に転移性のヒト黒色腫細胞に機械感受性を付与するのに必要かつ十分なタンパク質としてELKIN1（TMEM87A）を同定した」と研究者らは述べた。 「今度は、同じタンパク質が触覚にも役割を果たしているかどうかを調べたいと思いました」とルーウィン氏は説明しました。
触覚を担う新しいイオンチャネル Elkin1 (シアン)、核 (黄色)、および既知のイオンチャネル Piezo2 (マゼンタ) を持つマウスのニューロン。 [Sampurna Chakrabarti, Max Delbrück Center]現在報告されている彼らの研究については、 科学研究者らは実験室で培養した細胞で実験を実施し、「ELKIN1が機械的な力を検出できるイオンチャネルである可能性が高いという複数の証拠」を提供した。 次に、Elkin1遺伝子を欠く遺伝子改変マウス（Elkin1-/-マウス）を交配し、げっ歯類の後足を綿棒で軽くこするという簡単な行動実験を行った。 「通常、正常なマウスは 90% の確率で綿棒に反応します」と Lewin 氏は言います。
「対照的に、Elkin1を欠損したマウスは半分の時間しか反応せず、接触に鈍感であることが示されました。」 重要なのは、温度などの非機械的刺激に対するげっ歯類の反応は影響を受けなかったことです。 「…熱離脱閾値などの非機械感覚様式は、Elkin1-/- マウスでは変化しなかった」と研究チームは指摘した。 「Elkin1-/- マウスも、オープンフィールドでの運動能力の低下を示さなかった。」
ニューロンレベルでさらに調査するために、ルーインのチームの科学者であるサンプルナ・チャクラバルティ博士は、パッチクランプ法を使用して、ニューロン膜をつつくことに反応する感覚ニューロンの電気活動を記録した。
「Elkin1を欠く遺伝子改変マウスのニューロンの約半数は機械的刺激に反応せず、シグナル伝達も起こらなかった」とチャクラバルティ氏は言う。 「Elkin1-/-マウスの接触鈍感症は、軽い接触によって活性化されるすべての感覚ニューロン（低閾値機械受容体）の約半数における機械的に活性化された電流（MA電流）の喪失によって引き起こされた」と研究チームはコメントしている。 「Elkin1-/- マウスの感覚ニューロンに Elkin1 を再導入すると、MA 電流が回復しました。」
ガラス電極で突かれた感覚ニューロンを含むシャーレ。 [Felix Petermann, MDC]さらなる実験により、皮膚から脊髄および脳への信号伝達の最初の区間において、皮膚で終わるニューロンの受容体から中継される信号がないことが確認された。 ウーロンゴン大学のミレラ・ドットーリ教授の研究室のオーストラリア人共同研究者らは、幹細胞からシャーレで培養したヒト感覚ニューロンの接触伝達にElkin1が必要かどうかも試験した。
彼らの発見はまた、Elkin1 が人間の接触知覚において主要な役割を果たしている可能性を強く示唆しています。 「誘導されたヒト感覚ニューロンの機械的力を変換する能力は、ELKIN1のノックダウン後に大幅に低下した」と研究者らは指摘した。 「したがって、ELKIN1は機械的な力によってゲートされるイオンチャネルであり、マウスやヒトの軽い接触の伝達において保存された役割を果たしている可能性が高い。」
イオンチャネル Elkin1 (シアン)、核 (黄色)、およびニューロフィラメント 200 (マゼンタ) を使用してヒト感覚ニューロンを誘導しました。 [Amy Hulme, University of Wollongong]興味深いことに、感覚ニューロンで観察された表現型は、PIEZO2機械感受性イオンチャネルのノックダウンまたは遺伝的除去に続くものと類似していると彼らは指摘した。 そして、誘導されたヒト感覚ニューロンでは、siRNAによるPIEZO2のノックダウンもMA電流を減少させた。 「…ELKIN1 と PIEZO2 の両方がノックダウンされた後、MA 電流はほとんど残らなかった」とチームは述べています。 「…私たちは、PIEZO2 と ELKIN1 の間に何らかの機能的相互作用がある可能性があると仮定しました。」
研究者らは、通常の信号伝達中、Elkin1 と Piezo2 が接触知覚において役割を共有していると推論しています。 「私たちのデータは、ELKIN1 チャネルと PIEZO2 チャネルが LTMR の感覚機械伝達において役割を共有するというモデルを裏付けています…」と彼らはコメントしました。
マックスのゲイリー・ルーウィン教授の研究室で顕微鏡に向かうサンプルナ・チャクラバティ博士
デルブリュックセンター。 [Katharina Bohm, Max Delbrück Center]研究チームはまた、Elkin1 が痛みを伴う機械的刺激の伝達に関与している可能性があるという証拠も発見した。 「これが事実であることが確認されれば、正常な接触知覚に不可欠な役割を持つ第二のイオンチャネルが特定されただけでなく、慢性疼痛を治療するための新たな潜在的標的も特定されたことになる」とルーウィン氏は述べた。
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#慢性疼痛治療は接触知覚に関与するイオンチャネルを標的にする可能性がある
2024-02-29 21:11:33