マウス脳の断面の蛍光顕微鏡画像。緑は従来の脳 ECM マーカー。マゼンタは研究者が開発した新しいツール。クレジット: Igal Sterin 他、J Neurosci 2024、e0666242024
研究者らは、脳の細胞外マトリックス（ECM）に関する新たな知見を提供し、それが時間の経過とともにどのように変化し、発達、認知プロセス、老化の過程でニューロンとどのように相互作用するかを明らかにする画期的なツールを開発しました。
このツールは、タンパク質と蛍光染料の組み合わせを使用して、げっ歯類の脳細胞内の ECM の動的構造を視覚化し、追跡します。
脳細胞外マトリックス
人間の脳内の数十億のニューロンの間や周囲には、同様に重要な足場である細胞外マトリックス (ECM) があります。脳細胞を取り囲むタンパク質と糖の相互連結網である ECM は、単なる構造的サポート以上のものです。ECM の変化は、記憶、学習、行動などの複雑な脳機能を調整することができます。しかし、脳の ECM の研究は、その構造の動的な変化を観察するツールがないため、制限されてきました。
現在、ユタ大学保健学部の研究者であるイガル・ステリン博士とソンジン・パーク博士が開発した新しい遺伝子標識ツールにより、マウスの脳 ECM の新しいパターンが明らかになり、さまざまなタイプのニューロンに沈着するマトリックスの量の違いも明らかになりました。このツールの主な利点は、時間の経過とともに ECM の変化を検出できることで、脳の発達に関する新しい洞察が得られます。
新しいツールの仕組み
この新しいツールは、脳 ECM の主成分に結合するタンパク質と、さまざまな合成蛍光染料に不可逆的に付着する別のタンパク質が融合した 2 つの主要部分から構成されています。科学者がツールをニューロンに導入すると、ツールは周囲のマトリックスに結合し、次に蛍光染料を追加してマトリックス構造を可視化しました。このツールを使用することで、研究者は培養されたげっ歯類の脳細胞に ECM が時間の経過とともに沈着する様子を観察し、特定のニューロンにのみ異なる時間に現れるマトリックスの密集した塊を突き止めることができました。
将来の脳研究への影響
研究者らはまた、異なる蛍光染料を異なるタイミングで添加することで、マウスの脳 ECM の変化を測定することにも成功した。研究者らは、2 つ目の染料でマークされ、1 つ目の染料ではマークされなかった ECM 構造が、2 つの染料が添加されるまでの間に発達したと推測することができた。
科学者たちは、このツールによって、ECM が脳機能に複雑な形でどのように寄与しているかについて、さらに多くの研究が可能になることを期待しています。「脳では、ECM がニューロンの可塑性と認知機能を制御していますが、その構造的特徴はまだ十分に理解されていません」とパーク氏は言います。「ECM の動態を追跡する縦断的遺伝学的ツールを使用することで、発達、認知プロセス、老化の過程でニューロンが ECM を組み立て、再構築する様子を視覚化できます。」
参考文献:「HaloTag-HAPLN1 によって明らかにされた神経細胞外マトリックスの動的組織化」Igal Sterin、Ava Niazi、Jennifer Kim、Joosang Park、Sungjin Park、2024 年 9 月 8 日、Journal of Neuroscience。
DOI: 10.1523/JNEUROSCI.0666-24.2024
1727115074
#ECM研究からの新たな知見
2024-09-23 18:01:45