清中茂樹 工学研究科准教授、浜地格 同教授、柚崎通介 慶應義塾大学教授らの研究グループは、脳内にあり、記憶の強化や減弱に深く関わる神経伝達物質受容体であるAMPA受容体に蛍光の目印をつけ（蛍光標識）、イメージングで動きを調べることができる新たな手法を開発しました。
本研究成果は、2017年4月7日午後6時に英国の科学雑誌「Nature Communications」に掲載されました。
研究者からのコメント
従来の问题点を克服した本手法が広く用いられることで、神経细胞における础惭笔础受容体の机能解明、ひいては记忆の分子メカニズム解明が大きく加速し、前进すると期待されます。また、础惭笔础受容体は神経疾患や精神疾患に関连することが分かってきており、本手法を用いて础惭笔础受容体の异常を调べることで、それら疾患の原因解明や新たな诊断方法として活用できると期待されます。
本研究成果のポイント
- 记忆の分子メカニズムを究明するために、神経细胞の表面にある神経伝达物质受容体だけに目印をつけ、动きを観察できる手法が求められていた。
- 细胞表面の受容体だけを蛍光标识する有机化合物を开発し、これまで観察が困难だった脳深部にある受容体も可视化できた。
- この分子技术を用いて受容体の异常を调べることで、神経疾患や精神疾患の原因解明や新たな诊断方法の开発が期待される。
概要
础惭笔础受容体はグルタミン酸受容体の一种であり、记忆の强化や减弱に伴い细胞膜上での発现量が変わることが知られています。记忆の分子メカニズムを详细に究明するためには、细胞膜上の础惭笔础受容体に目印をつけて、その动きをイメージングによって観察できる技术の开発が不可欠です。これまでに、蛍光たんぱく质や抗体を使って础惭笔础受容体を蛍光标识する技术が开発されていますが、细胞膜上だけでなく细胞内の受容体も标识されてしまい、脳组织への适用ができないといった难点があり、记忆の分子メカニズム解明が滞っている一因となっています。
そこで本研究グループは、础惭笔础受容体を蛍光标识できる新たな有机化合物（ラベル化剤）を开発し、生きた神経细胞や脳组织にも适用できることを见出しました。このラベル化剤を用いた方法では、细胞膜上にある受容体だけに、その机能を保ったままで蛍光の目印をつけられます。観察の结果、情报伝达を担う神経伝达物质受容体の神経细胞膜上での动きが、従来考えられていたよりもかなり制限されていることを明らかにしました。また、ラベル化剤は小さいため抗体に比べて组织浸透性が高く、これまで蛍光标识が难しかった脳组织の深部にある受容体にも适用できることを実証しました。
図：新たに开発した有机化合物による础惭笔础受容体の蛍光标识
（补）础惭笔础受容体蛍光标识戦略の模式図。（产）础惭笔础受容体を発现させたがん细胞株にラベル化剤を添加し、洗浄した际の顕微镜観察结果
详しい研究内容について
书誌情报
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Sho Wakayama, Shigeki Kiyonaka, Itaru Arai, Wataru Kakegawa, Shinji Matsuda, Keiji Ibata, Yuri L. Nemoto, Akihiro Kusumi, Michisuke Yuzaki & Itaru Hamachi.(2017). Chemical labelling for visualizing native AMPA receptors in live neurons. Nature Communications, 8, 14850.
