脳は失ったニューロンサブタイプを補う研究成果

平成23年7月20日

東京大学大学院医学系研究科

1． 発表者：
村田　航志（東京大学大学院医学系研究科 機能生物学専攻 生理学講座 細胞分子生理学分野　日本学術振興会特別研究員）
森　憲作（東京大学大学院医学系研究科 機能生物学専攻 生理学講座 細胞分子生理学分野　教授）
山口　正洋（東京大学大学院医学系研究科 機能生物学専攻 生理学講座 細胞分子生理学分野　講師）

2．発表概要：
東京大学大学院医学系研究科 村田航志博士研究員、森憲作教授、山口正洋講師のグループは、成体マウスの嗅球で局所的に特定のタイプの神経細胞（ニューロン）を欠損させると、障害された嗅球の局所領域は、新しく生まれた神経細胞の中で欠損したタイプの神経細胞を優先的に組み込み、神経回路を修復することを発見した。多くの神経変性疾患では特定のタイプの神経細胞が障害されるが、本研究は、脳は障害を受けても新しい神経細胞を積極的に利用して自己修復する能力を持つことを示したものとして注目される。この成果は、米科学誌ジャーナル・オブ・ニューロサイエンスに掲載される。

3．発表内容：
哺乳類の脳は大人になると再生しないと考えられてきたが、近年、匂い情報処理を担う嗅球では、大人になっても新しい神経細胞が生まれ、既存の神経回路に組み込まれることが明らかになってきた。しかし、新しい神経細胞の組み込みがどのような機構で調節されているかはほとんど解明されていない。

嗅球を構成する神経細胞群は均一ではなく多様なサブタイプ（注1）に分化している。このたび私達は、イムノトキシン細胞標的法（注2）を用い、成体マウスの嗅球で特定のサブタイプの神経細胞を局所的に除去し、新しい神経細胞の組み込みに与える影響を検討した。嗅球の神経細胞には代謝型グルタミン酸受容体2型（mGluR2）を発現するサブタイプと発現しないサブタイプがあり、mGluR2を発現するサブタイプを嗅球局所で除去した。その嗅球局所では、新しい神経細胞のなかで、mGluR2を発現する神経細胞が、mGluR2を発現しない神経細胞に比べて優先的に組み込まれ、8週間後にはmGluR2を発現する神経細胞の数が大幅に回復した。神経細胞を移植した場合でも、その嗅球局所ではmGluR2を発現する移植細胞が優先的に組み込まれた。また、その嗅球局所では、mGluR2を発現する新しい神経細胞のシナプス結合が強化されていた。これらの結果は、嗅球は神経細胞サブタイプの不足が生じた場合に、新しい神経細胞を効率よく利用して不足した神経細胞サブタイプを補い、神経回路の恒常性を保つ機構を備えていることを示している。神経疾患の細胞移植による盛んに試みられているが、脳が本来持つ恒常性維持機構の理解が、再生医療の更なる発展につながると期待される。

4．発表雑誌：
雑誌名：「The Journal of Neuroscience」（7月20日号）
論文タイトル：Compensation of depleted neuronal subsets by new neurons in a local area of the adult olfactory bulb
著者：Koshi Murata, Maki Imai, Shigetada Nakanishi, Dai Watanabe, Ira Pastan, Kazuto Kobayashi, Tomoko Nihira, Hideki Mochizuki, Shuichi Yamada, Kensaku Mori, and Masahiro Yamaguchi

5．用語解説：
（注1）神経細胞のサブタイプ
脳を構成する神経細胞は均一な細胞群ではなく、グルタミン酸作動性の興奮性神経細胞やGABA作動性の抑制性神経細胞をはじめ、多様なタイプの神経細胞が存在する。さらにGABA作動性神経細胞にも、形態や投射相手、発現分子の異なるサブタイプが存在する。嗅球で新生する神経細胞の多くのものはGABA作動性神経細胞であり、多様なサブタイプが存在することが知られている。

（注2）イムノトキシン細胞標的法
多様なタイプが存在する神経細胞の中から、特定のタイプだけを選択的に除去する遺伝子工学的手法。ヒト由来のインターロイキン受容体を除去したい神経細胞に発現させた遺伝子組み換えマウスを作製し、この受容体を認識する抗体と細菌由来毒素を結合したイムノトキシンと呼ばれるタンパク質を遺伝子組み換えマウスに投与することで、標的としたタイプの神経細胞を選択的に除去することができる。

6．問い合わせ先：
東京大学大学院医学系研究科　機能生物学専攻　生理学講座　細胞分子生理学分野
講師　山口　正洋