記憶形成遺伝学の波に乗る

テキサス大学（UT）サウスウエスタンの科学者たちは、記憶をコード化するために極めて重要な脳波に関与する重要な遺伝子を特定しました。

今週Nature Neuroscience誌のオンラインで公開された調査結果は、最終的にはアルツハイマー病や他の形態の認知症などの記憶喪失障害を持つ人々のための新しい治療法を開発するために使用される可能性があります。

記憶を作ることは、神経振動として知られている現象である、さまざまな周波数で協調的に刺激する脳細胞群を含みます。

しかし、研究リーダーである脳神経外科、神経学、精神医学の准教授であるブラッドリーC.レガ医学博士と神経科学の准教授であるジェネビーブコノプカ博士の説明によると、このプロセスの遺伝的根拠は明確ではありません。

「神経科学では100年前から有名なことわざがあります。一緒に刺激されるニューロンは一緒に配線されるのです。」とレガ博士は言います。

 「これらの振動の影響により、まとまって刺激を学習することに関与する細胞が新しいつながりを形成するということがわかっています。しかし、遺伝子が人々のこのプロセスをどのように調節するかは全く不明です。」

レガ氏とコノプカ氏はどちらもPeter O'Donnell Jr. Brain Instituteのメンバーであり、この疑問を調査するために以前より協力し、ボランティアから神経振動に関するデータを収取し統計的手法を使用してこの情報を死後から収集された遺伝子活性に関するデータに関連付けました。

これらの結果は有望な遺伝子のリストを特定したものの、研究には重大な欠点があったとコノプカ博士は言います。

最近では、この二人はてんかんの制御を助けるために脳の損傷した部分を切除する手術を受けた患者がいたという前例のない機会を利用して同様の研究を行いました。

研究者たちは、UTサウスウエスタンのてんかんモニタリングユニットの16人のボランティアと協力しました。そこでは、てんかん患者が、発作を引き起こす脳の損傷部分を取り除く手術を受けるために、その前に数日間滞在しました。

この間にこれらの患者の脳に埋め込まれた電極は、外科医が発作の焦点を正確に特定するのに役立つだけでなく、脳の内部の働きに関する貴重な情報を提供することもできます。

研究者たちは、16人のボランティアの脳内の電気的活動を記録しながら、12語からなるリストを読み、短い数学の問題を実行して気を散らし、できるだけ多くの単語を想起する

「自由想起」というタスクを実行させました。

これらの患者が単語リストを記憶しているときに、彼らの脳波が記録され人によってわずかに異なるデータセットが作成されました。

約6週間後、各ボランティアは、発作を治すために側頭葉切除術（脳の側頭葉の除去）を受けました。

この領域はしばしばてんかん発作の発端として機能し、記憶形成にも重要です。

手術から5分以内に、損傷した脳組織は遺伝子活動についての評価がなされました。

コノプカ博士のチームは、最初に、すべての脳の細胞タイプを含む側頭葉サンプルで、アクティブな遺伝子を特定する手法である全RNAシーケンスを実行しました。

研究者らは、この活動を自由想起タスク中の患者の神経振動に関連付ける統計的手法を使用して、振動活動に関与していると思われる300個の遺伝子を特定しました。

研究者たちは、この数値を、別々の遺伝子ネットワークを制御しているように見える「ハブ遺伝子」群に絞り込みました。

次に、研究者らは、サンプル内の別々の細胞タイプにおけるこれらのハブ遺伝子の活性を調べました。

驚いたことに、彼らはこれらのハブのいくつかが神経細胞自体の中でではなく、『グリア』として知られている細胞の異なる集団で活動していることを発見しました。

これらの細胞は、神経細胞を絶縁して電気信号を効率的に通過させる脂肪層を作り出すなど神経細胞のサポートと保護を行います。

最後に、研究者らは、ATAC-seqと呼ばれる手法を使用しました。

これは、転写因子と呼ばれる分子が遺伝子に付着して活性化するために開かれているDNAの領域を特定します。

このアプローチを使用して、彼らはSMAD3に磨きをかけました。

これは、ハブ遺伝子の多くとその見返りに制御する遺伝子の活性を制御するマスターレギュレーターとして機能すると思われる遺伝子です。

コノプカ博士とレガ博士は、人間の神経振動で重要であると特定した遺伝子のいくつかが、自閉症スペクトラム障害、注意欠陥多動性障害、双極性障害、統合失調症など、学習と記憶に影響を与える可能性のある他の障害に関連していると述べています。

これらの遺伝子とそれらが機能するネットワークをさらに研究することで、最終的には、選択した遺伝子を医薬品で標的にして、これらの状態や他の状態での個人の記憶を改善することが可能になるかもしれないと研究者らは述べています。

「これは私たちにとっての突破口となります。」

と自閉症研究を行うコノプカ博士は言います。

「人間の記憶の基盤について、私たちはそこに集中しもっと学ぶことができるのです。」

【以下のリンクより引用】

Riding the wave to memory-forming genetics

Medical Xpress