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脳のシワができる仕組みをゲノム編集技術で解明

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人間の脳の高機能化に重要だと言われている脳のシワのことを「脳回」と呼びます。これまで、脳回ができる仕組みについてはよくわかっていませんでしたが、ゲノム編集技術によって脳回をつくるために必要な神経細胞や遺伝子が明らかになりました。

脳のシワ=脳回

人間はほかの動物と比べて脳機能が発達していますが、これは大脳皮質にシワ(隆起)が存在するためだと言われています。この脳のシワのことを脳回と呼びますが、人間は進化の過程で脳回を獲得したことで、数多くの神経細胞を持つことが可能になったと考えられています。

しかしこれまでの研究では、脳回について詳しく調べられていませんでした。それは主に実験で使われる動物であるマウスでは、脳回が存在しないためです。

金沢大学の研究グループは、人間に近い発達した脳をもつ哺乳動物である「フェレット」を使った研究技術を開発してきました。フェレットはイタチに近縁の高等哺乳動物で、マウスと比べて脳が発達しています。

そしてフェレットにも人間と同様に脳回が存在するため、世界ではじめて大脳皮質に脳回が形成される仕組みの一端を解明することに成功しました。

ゲノム編集技術で遺伝子を特定

ゲノム編集技術では、ゲノム中の狙った部位をターゲットとして破壊することができます。今回、脳回を作るために必要な遺伝子を特定するため、フェレットのゲノム中に存在する遺伝子を個別に破壊しました。

その結果、大脳皮質で「Cdk5」と呼ばれる遺伝子を破壊したところ、脳回が異常になることがわかりました。

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脳回の組織切片をつくって、細胞を青色で染めています。右側はCdk5遺伝子を破壊したときの組織切片で、正常な組織(左側)と比べると脳回がほとんど突出しなくなったことがわかります。

研究グループは、さらに大脳皮質中で脳回をつくるために重要な役割をもつ細胞を探しました。その結果、大脳皮質の表面側にある神経細胞が脳回の形成に重要であることが明らかになりました。

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研究結果をまとめたのが上の図です。大脳皮質の表面側を濃い青で、深部側を薄い青で示しています。

時間とともに神経細胞(△)の量が表面側で増加することで、脳の表面が突出していき、その結果、脳のシワ(脳回)ができると考えられ、Cdk5は神経細胞を脳の表面側に移動するために必要な遺伝子だというわけです。

出典:金沢大学