タンパク質ネトリン1の研究

カリフォルニア大学ロサンゼルス校（UCLA）のエリ・アンド・エディス・ブロード再生医療・幹細胞研究センターの研究者らは、脊髄の発達におけるタンパク質ネトリン1のこれまで知られていなかった機能を明らかにしました。このタンパク質は神経線維の成長を誘導する役割が長らく認識されていましたが、この新しい研究では、このタンパク質が骨形成タンパク質（BMP）シグナル伝達も制御していることが明らかになりました。これは、初期発達中に脊髄領域を組織化するために非常に重要です。Cell Reportsに掲載されたこの研究は、ネトリン1が神経線維の成長を指示するだけでなく、境界設定者として機能し、発達中の脊髄内でBMPシグナル伝達の広がりを制御することを示しています。この調節は、感覚ニューロンの発達に重要な役割を果たす BMP シグナル伝達が、触覚や痛みなどの感覚プロセスが処理される脊髄の背側領域に限定されるようにするために特に重要です。研究の主任著者であるサマンサ・バトラー博士によると、この発見は科学的好奇心から生まれました。「神経回路の強力な設計者として長い間知られていたこのタンパク質が、初期発達中の脊髄の組織化においてまったく予想外の役割を果たしていることを発見しました」とバトラー博士は説明しました。この研究は、感覚入力が処理される脊髄背側に焦点を当てています。感覚ニューロンが適切に形成されるには、この領域を正確に区画化する必要があり、BMP シグナル伝達はこのプロセスに不可欠です。しかし、課題は、BMP シグナルを背側領域に限定し、脊髄の他の領域が影響を受けないようにすることです。ネトリン 1 の境界設定機能がなければ、この慎重なパターン形成が妨げられ、神経回路が混乱する可能性があります。バトラー研究室の大学院生で、論文の筆頭著者であるサンディ・アルバレス氏は、BMP活性の調節におけるネトリン1の役割の重要性を強調した。「BMPやネトリン1のようなシグナル伝達分子の領域特異性は、適切な神経ネットワークの形成と機能にとって極めて重要です」とアルバレス氏は述べた。「ネトリン1の調節がなければ、神経ネットワークが混乱し、軸索が標的に到達する方法や到達するかどうかに影響を及ぼす可能性があります」。これらの発見を調査するため、研究チームはニワトリとマウスの胚、およびマウス胚性幹細胞で機能獲得実験を行った。発達中の脊髄に追跡可能なネトリン1のバージョンを導入したところ、軸索が消失していることに驚いた。当初、アルバレス氏は実験は失敗したと思ったが、結果を繰り返した後、この驚くべき結果はネトリン1によるBMP活性の抑制によるものだと気づいた。この研究では、ネトリン1レベルの上昇により特定の背側神経細胞集団が消失し、ネトリン1レベルの減少によりそれらの集団が拡大することが実証されました。さらにバイオインフォマティクス分析を行ったところ、ネトリン1はRNA翻訳を制御してこの効果を達成し、それがBMPシグナル伝達を制御することが明らかになりました。バトラー博士は、この発見の可能性、特に臨床応用の可能性に熱意を示しました。「ネトリン1は、私がこれまで研究してきた神経回路の中で最も強力な設計者です」と彼女は言いました。「私たちの次の取り組みは、神経損傷または脊髄損傷のある患者の回路を再構築するためにネトリン1をどのように活用できるかを理解することです」。この研究の焦点は脊髄の発達ですが、研究者らは、この発見がより広範な意味を持つ可能性も示唆しています。 Netrin1 と BMP は、正確な細胞パターン形成が重要な他の臓器でも発現しており、この研究は、特定の癌や発達障害など、これらの タンパク質 が関与する病状への洞察を提供する可能性があります。

SuppBase コラムニスト Alice Winters による解説

Netrin1 と脊髄の発達におけるその役割に関するこの最近の研究は、神経パターン形成の理解に魅力的で予想外の展開をもたらします。長年、このタンパク質は主にガイダンス キューの特性、つまり指定された経路に沿って神経線維の成長を誘導する特性で認識されてきました。しかし、発達中の脊髄における BMP シグナル伝達の境界制御因子としても機能するという発見は、神経発達におけるその役割にさらなる複雑さを加えています。より広い視点から見ると、この発見は、特に脊髄損傷や神経疾患の文脈において、神経回路の理解方法のパラダイムを変える可能性があります。科学界は数十年にわたって、神経発達における主要な役割は概ね静的であり、ネトリン 1 は単純な方向指示器として機能していると信じてきました。この研究は、ネトリン 1 と BMP シグナル伝達の微妙な相互作用を明らかにすることで、その見解に異議を唱えています。ネトリン 1 は、BMP の活動を脊髄の特定の領域に限定することで、神経系が適切に機能するために不可欠な感覚ニューロンの正確な発達を保証します。この発見の意味は、胚発生の領域をはるかに超えています。バトラー博士が指摘するように、ネトリン1の調節役割は、特に脊髄損傷の場合、治療への応用において極めて重要となる可能性があります。今後の研究でネトリン1の境界設定能力を利用してBMP活性を制御できれば、損傷した脊髄組織の修復や再生を目的とした革新的な治療法への道が開かれるかもしれません。これは、再生医療の分野における大きな進歩となる可能性があります。さらに、ネトリン1とBMPが他の臓器、特に発達障害や癌の文脈で重要な役割を果たしている可能性があるという研究の示唆は、将来の研究への刺激的な道を切り開きます。タンパク質の相互作用は、異常な細胞シグナル伝達と組織パターン形成を伴うさまざまな病理学的状態を理解する鍵となる可能性があります。要約すると、この研究は基礎神経生物学に基づいていますが、臨床現場での潜在的な応用により、再生医療における重要なマイルストーンとなります。研究者らがネトリン1の多面的な役割を探求し続けるにつれ、脊髄損傷、神経変性、さらには特定の癌の治療において、私たちはまさに新時代の幕開けを迎えようとしているのかもしれない。