触覚に介入する新たなタンパク質を発見 | 科学

皮膚は人体の最大の臓器です。 男性の場合、面積は 2 平方メートル、重さは最大 5 キログラム、足の裏では厚さが 1 センチ、精巣嚢では厚さが 0.5 ミリメートルほどになることがあります。 それは人間が環境と関わるためのインターフェースであり、寒さから火傷まで、打撃や形状を通じてあらゆるものを感じます。 主要な 3 つの層、特に表皮には 11,000 を超えるタンパク質があり、そのほとんどが未発見の機能を持っています。 現在、研究者のグループが、と呼ばれるものを発見しました。 エルキン1それは触覚において重要なようですが、 最も忘れ去られた感覚。 私たちが欠けていたら、すべての愛撫を感じることができなかったかもしれません。

ゲイリー・ルーウィン、デル マックス・デルブリュック分子医学センター (ドイツ、ベルリン) は、細胞の膜やエンベロープに存在するタンパク質であるイオン チャネルを 20 年以上研究してきました。 それらは、細胞の内側と外側の間を開いてイオンの交換を可能にする能力を持っています。 それらは細胞の種類に応じて異なる機能を実行します。 感覚ニューロンの場合、これらのチャネルは特定の刺激（熱、寒さ、圧力）をイオン電流（電流に似たもの）に変換し、脳の最末梢神経終末に到達します。 2020年、ルーウィン率いる体性感覚分子生理学研究室の研究者が黒色腫組織を研究中に発見した これらの癌細胞に機械的感受性を与えたタンパク質。 「私たちは、それらが接触受容体に見られるものと非常によく似たイオンチャネル活性を持っていることを発見しました。 私たちは識別します エルキン1 この活動の責任者として。 次のステップは、それが接触と関係があるかどうかを確認することであることは明白でした」と、数年前にその方法を発見したこの研究の主任著者は述べています。 毛を剃ったマウスは特定の種類の痛みに鈍感です。

これを検証するために、彼らはマウスとヒトの細胞を使った一連の実験を実施し、その結果を最近発表した。 雑誌 科学。 げっ歯類では、ELKIN1 遺伝子を次の方法で改変しました。 CRISPR技術 機能的なタンパク質が発現しないようにするためです。 それから綿棒で後ろ足をくすぐりました。 彼らは、修正されていないものは90％の確率でそれらを削除することを発見しました。 しかし、変異マウスがそれらを除去したのは47.5％のみであり、これはマウスが機械的刺激に対する感受性を失っていることを示した。

「エルキン1 「それは接触において重要な役割を果たしています」とルーウィン研究室のオスカー・サンチェス氏は言う。 「しかし、PIEZO2 のような他のイオン チャネルもあります。 ELKIN1 変異マウスが機械的刺激に対して反応を示したケースでは、PIEZO2 が他のチャネルの欠如を補っていた可能性が非常に高いです」と彼は付け加えた。 2021年10月に彼らは彼に ノーベル医学賞は研究者のデビッド・ジュリアス氏とアーデム・パタプティアン氏に。 1つ目は、温度受容体を発見するためです。 2つ目は、電話をかけてきた人にプレッシャーを感じる担当の2つのチャネルを初めて説明するためです。 ピエゾ1 y ピエゾ2。 1つは、内臓の圧力感覚、呼吸、膀胱内の尿の制御を調節します。 もう一つは、固有受容に加えて、 目を閉じて鼻に触れることのできる感覚、触覚が鍵となります。 さて、この作業が確認できれば、 ピエゾ2 y エルキン1 彼らは一緒に働くだろう。

Lewin 氏にとって、「それらは補完的な機能を実行し、それぞれがタッチの約 50% を表します。」 もしそうなら、外部からのさまざまな触覚は、脊髄神経節（脊柱内）から始まり、表皮に至る感覚ニューロンの末端に到達することになります。 そこで、チャンネル ピエゾ2 y エルキン1重なり合う方法、または組み合わせて、それらは接触をイオン流に変換し、神経系を通って脳に到達します。脳は、あなたが感じているものが接触であるか石であるかを解釈する役割を担っています。

彼らは、マウスで観察された結果を人間に置き換える必要がありました。 これを行うために、彼らは、脊髄神経節のニューロンと同様の電気生理学的特性を持つ幹細胞から得られた一種のヒト感覚ニューロンを使用しました。 彼らはそれらの中で、次の両方の存在を検出しました。 エルキン1 わずか数ミクロンの小さなピペットで加えられる圧力によって引き起こされるイオン流へのその寄与は、この研究の大きな新規性の 1 つです。

ルーウィンが 20 年間イオンチャネルを研究してきたとすれば、オビエド大学の人体解剖学および発生学の教授であるホセ・アントニオ・ベガは 43 年間機械的刺激を研究してきました。 「今世紀初頭以来、これらの経路の多くが知られてきました。侵害受容器（痛みに対するもの）、温度受容器、極端な温度に対するもの…吸湿受容器、つまり湿度に対するものです。しかし、私たちはまだわかっていません。まだそれらを発見しました。 片方の腕を外に出して、もう片方の腕をお湯の中に入れます。 あなたはそれが濡れていると感じますが、その感覚がどのように起こるのかはわかりません。 私は何年も彼らを応援してきました」と彼は言います。 ルーウィンと彼の同僚の研究を読む機会に恵まれたベガ。 それは彼の卓越性、レベルの高さを際立たせます。 技術者でも。 「私はその技術を手に入れたいと思っています」と彼は言います。 しかし、彼はまた、彼らが輪を閉じていないとも信じています。

「彼らは、この遺伝子が脊髄神経節の機械受容体感覚ニューロンで発現していることを実証しました。 エルキン1。 彼らはまた、それを示しています エルキン1 「細胞培養に機械感受性を与えるのは必要かつ十分です」とベガ教授は強調し、さらに次のように付け加えています。「彼らは細胞、神経節、線維を研究しますが、皮膚の下にある敏感な小体は研究しません。 」 彼にとって、それは欠けているものなのです。 彼の本の中で 手触り。 タッチアンドフィール (出入り自由チリ自治大学のイヴァン・スアソ氏も共著者であるこの論文では、触覚の解剖学的および機能的記述は、皮膚の下に存在する一連の感覚器官である感覚小体から始まります。 そこからすべてが始まります。 機械的圧力がイオンチャネルを通じて電気刺激に変換されるのは、それらの中でです。 「そう言えるだけのデータはある」 エルキン1 それは接触に関係していますが、触覚が始まる場所にそれがあることは示されていません」と彼は結論づけています。 ベガ教授は、マウスの足に皮膚の小体に新しいイオンチャネルの存在を探すよう依頼する予定だ。

ラ・ラグーナ大学（テネリフェ島）の教授であり、さまざまなイオンチャネルの研究者であるテレサ・ヒラルデス氏にとって、これは科学研究の最高のものである。「このような研究は、物語が完全ではないことを示しています。 人々はアーデムにノーベル賞を与えたと考えています [Patapoutian]、もう何もすることはありません。 しかし、この新しい機械感受性チャネルを提案している研究者のように、いつでも糸を引き続けることができます。」 ベガと同様に、ヒラルデス氏も見逃している点を指摘する。「これから実証しなければならないのは、タッチニューロンがその遺伝子を読み取り、タンパク質を生成し、さらにそれを膜内で発現させて電気刺激を生成するということだ。」 2021年のノーベル賞で起こったように、彼らが小体自身でそれを発見し、例えば愛撫による打撃などを区別しない、変異したELKIN1遺伝子を持つ人々を発見すれば、賞を獲得できる可能性がある。

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