シナプスは神経細胞間の重要な接点であり、神経系内での情報の伝達とコミュニケーションを可能にする。
シナプスの構造と機能は一般的によく理解されている。
しかし、そもそもシナプスがどのようにして形成されるのかは長い間謎であった。
このほど、画期的な新研究が発表された。 サイエンスしかし、それは変わりつつある。
CRISPR遺伝子編集技術とヒト幹細胞を用いて、研究チームは、生きたヒト細胞でシナプスが発生する瞬間を初めて観察することができた。
彼らが発見したことは、シナプス形成や、タンパク質がシナプス形成部位に到達する仕組みなどに関する科学者の理解を変えるかもしれない。
ニューロン間のシナプス結合
シナプスは神経系全体に存在する 神経系脳や脊髄から筋肉や腺に至るまで。
言い換えれば、神経細胞が存在するところならどこでも、シナプスは存在する。
シナプスは神経系が適切に機能するために不可欠であり、多くの神経学的プロセスや障害において重要な役割を果たしている。 人間の脳だけで、100兆個以上のシナプス結合がある。
これらの接点（シナプス）は、軸索末端、プレシナプス、ポストシナプス・ニューロンで構成されている。
シナプス形成の仕組み
Science』誌に掲載された新しい研究により、ライプニッツ研究機構（FMP）の研究者らが、脳内でシナプスがどのように形成されるかを観察したことが明らかになった。
そのために研究チームは、CRISPR遺伝子ハサミを用いてヒト幹細胞に蛍光タンパク質を挿入し、この改変幹細胞を用いてニューロンを作製した。
この蛍光マーカーにより、研究チームは、生きた神経細胞で形成されるシナプス前発達をリアルタイムで観察することができた。
研究チームの発見は深く、場合によっては、プレシナプスの形成に関して科学者たちが抱いていた以前の仮定を無効にしてしまうようなものもある。
プレシナプスの新たな理解
プレシナプスは、足場タンパク質、カルシウムチャネル、シナプス小胞という3つの必須要素で構成されている。
それぞれの要素は独自の遺伝子を持ち、独自のタンパク質分子でできている。
科学者たちは長い間、3つの要素のそれぞれが、他の2つの要素と結合し、機能的なシナプスを形成するまでに独自の経路をたどると考えてきた。
研究者たちの観察によれば、話は違う。
研究グループのリーダーであるフォルカー・ハウケ教授が言う、 説明シナプス小胞タンパク質と、いわゆる “活動領域 “のタンパク質、そしておそらくシナプスをつなぎとめる接着タンパク質も、同じバスを共有している」。
これは大きな議論を呼んだ。
しかし、培養中のヒト神経細胞における我々のデータは、極めて明確なものです」。 さらに研究チームは、軸索輸送はキネシンと呼ばれるモータータンパク質によって媒介されることを発見した。
これらのタンパク質のうち、このプロセスの主要なドライバーは、末梢神経系や脳の神経疾患に関連するモータータンパク質であるKIF1Aである。
KIF1Aの変異は、KIF1A関連神経疾患（KAND）、遺伝性痙性対麻痺、運動失調症などのさまざまな神経疾患と関連しており、シナプス前タンパク質の輸送におけるKIF1Aの役割の重要性を示唆している。 研究者らはまた、これらのタンパク質を運ぶ軸索輸送小胞が、独特の分子的同一性を持っていることも発見した。
ゴルジ体を起源とする他の小胞とは異なり、これらの小胞は、ゴルジ体を起源とする他の小胞とは異なる。 輸送 小胞はエンドリソソーム系と共通のマーカーを持つ。
エンドリソソーム系は通常、神経細胞以外の細胞では欠陥タンパク質の分解に関与しているため、今回の発見は、神経細胞が軸索輸送に特化したユニークなオルガネラを「発明」したことを示唆している。
前向きに
軸索の輸送に関与するメカニズムをよりよく理解することは、臨床応用に大きく貢献する可能性がある。
神経細胞間の接点は、老化、損傷、病気などによって失われたり、損傷したりすることがある。
この分野でのさらなる研究が必要ではあるが、Haucke博士は希望を抱いている。
「理想的には、神経細胞の再生を促進したり、老化に対抗したりするために、軸索の輸送を回復させたり、強化したりすることが可能になるでしょう」と彼は言う。
SCANTOXは、1977年の設立以来、GLP/GCPに準拠し、最高グレードの創薬、規制毒性およびCMC/分析サービスを提供する医薬品開発業務受託機関（CRO）であるScantoxの一員です。
SCANTOXは中枢神経系（CNS）疾患、希少疾患、精神障害に関連する前臨床試験に重点を置いています。
現場で利用可能な高度に予測可能な疾患モデルと比類のない前臨床経験により、Scantoxはあらゆる規模のバイオ製薬会社のほとんどのCNS医薬品開発のニーズに対応することができます。
SCANTOXの詳細については、www.scantox.com。
