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NetScience Interview Mail 2003/12/11 Vol.257 |
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【粟崎健（あわさき・たけし）＠東京大学 分子細胞生物学研究所 細胞機能情報研究センター・高次構造研究分野】
研究：昆虫の神経発生
研究室ホームページ：http://jfly.iam.u-tokyo.ac.jp/lab/
○昆虫が幼虫から蛹を経て成虫になると、幼虫のときとは食べ物はもちろん、行動様式も全く変わってしまいます。芋虫が羽を生やしていきなり空を飛び、これまで食べたことのないものを食べ、生殖活動を行うようになります。蛹のときに、昆虫の脳ではいったい何が起こっているのでしょうか。おそらく、ダイナミックな神経系の再編成が行われているに違いありません。それは昆虫だけの特別な性質に過ぎないのでしょうか。そんな疑問を抱えて、昆虫の変態時の神経系の様子から、神経系の不思議に迫ろうとする粟崎健さんに話を伺いました。
これまでにも本誌では昆虫に関するインタビューをたびたび行ってきました。合わせて読み直して頂ければ幸いです。（編集部）
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[09: 神経細胞の「刈り込み」] |
■で、そのときにもう一回考えなきゃいけない。これは本当に退縮なんだろうかと。最初はね、絶対に引っ込むんだと思っていたんですよ。軸索が、こうやって腕を引っ込めて作り換えられるんだと。短くなっていって、最終的に伸ばし直すんだと。だからリトラクション、退縮だと思っていたんです。
○ええ。
■最初はね、成長円錐が再形成されて縮んでいくんだと考えたんだけど、考え直さなくちゃいけないなと。実際にはね、ここがトカゲの尻尾みたいに分解されてもいいわけですよ。
○分解ですか。縮むんじゃなくて。
■うん、そのときはそうは考えなかったんだけど。まあ、このときはこのときで仕事にはなったんですけども。
○分解っていうことは、どこかで切断されてるってことですか。
■そういう可能性も考えなきゃいけないでしょ。だって、誰も見てないわけだし。退縮だとしたらね、ここまで来いっていう状況も見ないといけないわけじゃないですか。でもそこも見てない。
だからそこを考えているときに、Trioの仕事が終わって、こっちの制御機構をやりたいと思っていたときに、ＪＳＴの＜さきがけ＞がサポートしてくれることになって。
○なるほど。
■それは渡りに船で、じゃあ、やろうとなったんですが、その矢先に別のラボから論文が出て（笑）。
○どんな？
■木の枝打ちのことを英語でプルーン（prune）って言うんだって。アクソン・プルーニング（axon pruning）っていうことばがあってね。
○剪定、刈り込みってことですか。
■そうそう。pruningに対する論文が、さきがけが始まってすぐに出てしまった。それは僕も考えていたことだったんだけど、僕は何も手をつけてない。向こうはもう終わっている。そういう状況。
○あらら。どんな結果だったんですか。
■蛹期になると、エクダイソン、脱皮ホルモンのピークが三齢幼虫の終わり頃になると上がるんですよね。それに応じて変態が起こっていくんだろうと。それは多分間違いない。エクダイソンの体内濃度が上がっていくと、変態が始まる。となると当然、神経にも関係があるだろうと。
それで彼らがやったのは、エクダイソン・レセプターっていうのがあって、そのキノコ体で発現しているレセプターをミュータントにしてやると、軸索の刈り込みが２４時間経っても行われないということを示した。さらにそういうミュータントのバックグラウンドで、キノコ体のなかだけで、エクダイソン・レセプター・タイプＢっていう奴を発現させてやると、プルーニング（pruning）が行われると。
要は細胞自律的にエクダイソンを使用して、細胞内のある機構を動かすことで軸索の刈り込みが起こるんだという証拠をしめした。
○ほう。
■もう一つは、エクダイソン・レセプターとコンプレックスになって働いている、USPという奴で、これは哺乳類ではレチノイドＸ受容体って言われている奴で、それのショウジョウバエ版ですね。それのミュータントを作ってやると、同じように、ミュータントにしてやると、特定の細胞だけノックアウトして光らせることができるんですが、そうすると、やっぱり特異的にプルーニングが抑制されると。まさに細胞自律的に抑制された。
○ふむふむ。
■ということから、おそらく、エクダイソンを受容して、何らかの転写を介している。エクダイソン・レセプターっていうのは核内受容体ですから。そしてその細胞内機構を動かして、プルーニングが行われているということが分かった。
○なるほど。
■分かったけれども、そこから先に何が行われているのか全く分からないわけです。どういう細胞機構なの、その先なんなの。
エクダイソンがスイッチになっているというのはプログラムされたものですから、怪我とか病気とかになって起こる、経験的なものに依存した神経細胞の作り換えではなくて、この時期になったらちゃんと起こらなくちゃいけないというものですよね。だから調べやすいんですけどね。
だからインプットはエクダイソンじゃなくても、おそらくその下流の機構っていうのは、もし人間の中で神経の再構成、再編成があったときに、そのメカニズムが共通なんじゃないかと。そこはもちろんまだ分かってないですが、そのためにもその下流を調べなくちゃいけない。そのためには特殊化している、ショウジョウバエの変態を調べているんですけどね。
○ふむ。
■それで最初の問題です。戻りますが、変性なんだろうか、それとも退縮なんだろうか。ある部分だけが壊れていくんだろうか。そこを区別しないといけない。
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[10: キノコ体の神経細胞の変性過程] |
■キノコ体の細胞は８００個あるんで、一本の神経細胞だけをラベルしてやって−−ま、ほんとはね、イメージングみたいなテクニックで全部見てやればいいんだけど、それはちょっと技術的に無理なので−−蛹期直前、蛹期に入って６時間後、１２時間後、蛹期の後半と大量にサンプルをとってきて、見てやれば、もし本当に退縮だったら、ある時間では、軸索が短くなっているのが見られなくちゃいけない。でももしある時間だとなくなってるとなると、変性だろうと。分解されているところが見えるだろうと。
○はい。
■答えから言うと、蛹期の１２時間後に、軸索が繋がらなくなっている。薄い線だけが痕跡的に残っている。おそらく繋がっていたところがなくなっている。１８時間後になると、点だけが痕跡になって残っている。
○ほほう。
■というわけで、どうも変性だろうと。最終的にそれで軸索が無くなるんだろうと。つまり縮んでるんじゃなくて壊しているんだろうと。ということがそこで分かったと。
○なるほど。
■その次に、いつからこれが始まるの、ということをもうちょっと定量的に調べようと。切れてる軸索の頻度を調べたんですよ。
○はい。
■１００個見たら、何本切れてますか、ということを単純に調べてやる。６時間後ではほとんどない。１２時間後だと７０％。だから６時間から１２時間の間にで起きていると。
○蛹期のゼロ時間っていうのはいつを原点にするんですか。
■蛹になって、ホワイトピューパっていう時期が一時間だけあるんですよ。
○ホワイトピューパ？
■蛹ってなんだか茶色いじゃないですか。
○ああ、生っぽい状態の奴のこと？
■そうそう。３齢幼虫がある時間になると壁を登ってくるんです。これを「ワンダリング・ラーバ」っていうんですけどね。三齢幼虫後期の段階で、餌食べなくなるんですよ。そうすると、どこかで止まるんですよ。そうすると何となく蛹みたいな格好で止まる。
○はいはい。
■「ピューパリューム・フォーメーション」っていうんですけどね。そのときに着色してない状態で硬くなっている時間が一時間くらいあるんで、それを基準にしてゼロ時間にしているんです。あとはそれを集めてきて、ひたすら、６時間後、１２時間後、１８時間後って飼ってやるんです。
○ええ。
■正確にはショウジョウバエの変態はちょっと違っていて、正式にはその段階では蛹じゃないんですよ。「プレ・ピューパ」って呼ばれている状態で。表皮が固まっただけなんですね。本当の蛹化っていうのは、たぶんその１０時間か１２時間後に起こっているんです。今回の話にはあまり関係ないですが。
○ふむふむ。
■それで、一つだけの細胞じゃなくて、全体を見たらどうなりますかと。
ＧＦＰを強制発現させてやってみると、中心部だけには違うニューロンが伸びてきているんですよ。キノコ体は８００本束になっていると言いましたよね。その中にコアの部分があるんです。切断面を切ってやると、表面にある軸索はプルーニングされていくんですが、その中心の部分には、プルーニングされる軸索があるんですよ。
○へー。
■成虫のキノコ体を見ると、三齢幼虫の後半から生まれてくる細胞が、そいつはプルーニングしなくて、蛹のときにただ伸びていくだけで、その形を維持するんです。
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[11: 機能が違う神経細胞網を作り上げていくストラテジー] |
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■あるんです。
○だったらプルーニングなんてしなくて、成虫になったら全部新しい奴、ってことにすれば良いじゃないですか。
■ああ、それはね、キノコ体っていうのは少なくとも三種類の形態の違う神経細胞のミクスチャーでできているんです。幼虫のときはプルーニングする奴しかいないんです。
意味論からしか言えないんですが、こうやって生えてくるじゃないですか。８００本の軸索の束のなかの、コア、中心部に向かって、そのあとに生まれてきた神経は、中を這っていくわけです。回りは全部埋められてますから。
○はい。
■そうすると、やってきたときには回りの軸索はプルーニングで落とされちゃう。そうするとバナナの皮みたいに回りだけ削ぎ落とされて、自分たちだけ残る。
○ふむ。
■しかも最初のニューロンは違う形にリモデリングしてやると。そうすると、多分ね、多様的なパターンを作ることができる。
○多様的なパターンとは？
■ていうのは、元の形のとこには、新しく伸びてきた奴が残っていて、自分は違う形に作り換えられる。
○ふむ。
■ま、だからどうだと言われると困るけどね。
○うん、分かるんですけども……
■……なぜそうする必要があるかってことでしょ。
○そうですね、いや、意味から考えてもいけないってことは分かってるんですが、なんかしっくり来ないなあと。
■ああ、しっくり来ないでしょうね。
実は、ここでは分からないですけども、lobeって言ってる場所はシナプスがある場所です。当然、違うシナプスが来ている。違うインプットがあるわけです。だから、アダルトになったときに−−二つだけ言いますけども、プルーニングを行う幼虫のときに生まれた神経細胞は、「γlobe」っていう軸索領域を作ります。それで、そのあとに生まれてくる奴は、オーバーラップするんですけども、「αlobe」、「βlobe」っていう部分になるんです。こいつらは機能が違うんです。
○ほう。
■ラーニング＆メモリー、ショウジョウバエって匂いを嗅がせて記憶させて電気ショックを与える実験があるんです。そのときに突然変異がいくつか取られている。突然変異が取られると原因遺伝子が分かる。その原因遺伝子をレスキューしてやる。ミュータント・バックグラウンドで、どこの細胞に遺伝子を戻してやったら、ラーニ ング＆メモリーをレスキューできるかという実験があるんです。
○はい。
■詳しく覚えていませんが、違いがあるんです。片方は全然役に立たない。だからここのニューロンで、片方はラーニング、匂いの学習記憶に必要な脳領域なんだけど、ここの場所の新しくできている奴はそれには関係ない、というような違いがあるんです。
○ふーん。
■だから機能的に全然違うものができているんですよね。lobeなんてひとまとめで言ってますけども、人間でいったら、各領野、各部位に相当してますから、だからそれぞれ実は全く違うモノを作っている。違うものをつくってやる作り方として、こういうストラテジーを取っているということなんだと思うんですね。
○ふーむ、なるほど。分かりました。話の腰を折っちゃいました。
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[12: 「お兄さんのあとをついていきなさい」] |
■続けちゃいますが、これはね、また違う話でね、僕は原理があると思っているんです。
○次号へ続く…。
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◇『どうしても「あれ」がやめられないあなたへ 衝動制御障害という病』（ジョン・グラント、サック・キム／文藝春秋）
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◇『クモの巣と網の不思議 多様な網とクモの面白い生活』（池田博明ほか／文葉社）
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◇『ファミリーコンピュータ1983-1994』（東京都写真美術館監修／太田出版）
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◇裳華房 自然科学系の雑誌一覧−最新号の特集等タイトルとリンク−
http://www.shokabo.co.jp/magazine/
■イベント：
◇国立遺伝学研究所 来年4月より5年一貫性博士課程を導入、大学院生募集。
http://www.nig.ac.jp/jimu/soken/5ygrad_prog.html
大学院説明会を12/23日に実施予定。
http://www.nig.ac.jp/jimu/soken/setsumeikai.html
日時：12月23日（火） 13:30 - 15:30 場所：国立遺伝学研究所
◇東京・渋谷の電力館「科学ゼミナール」 第802回 2004年1月10日(土)
「地震のトリガー現象」〜地震と月のあやしい関係〜
東北大学名誉教授・地震予知連絡会会長 大竹政和 氏 申し込み締切12月27日
http://www.kagaku.ecnet.jp/annai0110.htm
◇東京・渋谷の電力館「科学ゼミナール」 第803回 2004年1月24日(土)
「異常」気象の科学
東京大学気候システム研究センター教授 木本昌秀 氏 申し込み締切1月10日
http://www.kagaku.ecnet.jp/annai0124.htm
◇裳華房 2003年 学会主催一般講演会・公開シンポジウムなど
http://www.shokabo.co.jp/keyword/2003_openlecture.html
◇裳華房 研究所等の一般公開
http://www.shokabo.co.jp/keyword/2003_openday.html
■ U R L ：
◇朝日 病原体プリオンの毒性部分を解明 岐阜大助教授ら
http://www.asahi.com/science/update/1202/001.html
◇朝日 遠くても読み取れるICタグ開発へ 富士通が専門組織
http://www.asahi.com/tech/asahinews/TKY200312010296.html
◇朝日 東大発のバイオベンチャー、東証マザーズに上場
http://www.asahi.com/business/update/1208/104.html
◇朝日 NECがトランジスタ最小化成功 スパコンもパソコン大
http://www.asahi.com/tech/asahinews/TKY200312070176.html
◇朝日 携帯電話で住宅監視 三洋電機がシステム発売へ
http://www.asahi.com/tech/asahinews/OSK200312050002.html
◇朝日 中国のネット人口、日本抜き世界2位に 新華社電発表
http://www.asahi.com/tech/asahinews/JJT200312060005.html
◇毎日 経産省、家電で無線ICタグ実験
http://www.mainichi.co.jp/digital/solution/archive/200312/05/2.html
◇毎日 地震の被害、パソコン使い簡単にシミュレーション 自治体・企業・大学など共同開発
http://www.mainichi.co.jp/eye/feature/details/science/Bio/art/031208190822172194.html
◇毎日 Ｈ２Ａ失敗：衛星２基とロケットの損失６３３億円
http://www.mainichi.co.jp/news/selection/archive/200312/05/20031205k0000m040092000c.html
◇毎日 電子カルテ導入のけん引役になるか 実績900診療所のBMLとMSの協業
http://www.mainichi.co.jp/digital/coverstory/archive/200312/05/1.html
◇読売・がんに挑む（上）人も予算も足りない
http://www.yomiuri.co.jp/iryou/news_i/20031203so11.htm
◇読売・がんに挑む（下）新治療実現へ正念場
http://www.yomiuri.co.jp/iryou/news_i/20031205so12.htm
◇読売 １５秒後に大地震！小学校に警報…仙台市で試験導入へ
http://www.yomiuri.co.jp/science/news/20031206i502.htm
◇読売 宇宙ステーションまた異常、姿勢制御装置を一時停止
http://www.yomiuri.co.jp/science/news/20031206i503.htm
◇読売 人類初飛行１００年、復元機が同じ場所で飛行に挑戦へ
http://www.yomiuri.co.jp/world/news/20031205i305.htm
◇読売 ウイルスもつかめる超極細ピンセット、姫路工大が開発
http://www.yomiuri.co.jp/science/news/20031202ic13.htm
◇読売 合成ＤＮＡで筋ジスの進行抑制に成功…神戸大が発表
http://www.yomiuri.co.jp/science/news/20031203it12.htm
◇日本工業新聞 脳波で車いす操作、電通大がシステム試作
http://www.jij.co.jp/news/car/art-20031204212237-TMWORFXHTW.nwc
◇日本工業新聞 トヨタ、3Ｄ仮想モデルで新車のデザイン審査
http://www.jij.co.jp/news/top-page/topic/art-20031207184836-UFFLWSDZNZ.nwc
◇日本工業新聞 東大が植物病原微生物の全ゲノムを解読
http://www.jij.co.jp/news/bio/art-20031207193457-TTSQJYAAJQ.nwc
◇日本工業新聞 生きたままのタンパク質などを包み込んでチップ化、九大が成功
http://www.jij.co.jp/news/bio/art-20031207193103-QEUCACJQYO.nwc
◇共同 ヘルペスウイルスが関与 顔面神経まひの大部分 受診はできるだけ早く
http://kk.kyodo.co.jp/iryo/news/1202mahi.html
◇CNN 米国人飛行士、再び月へ？ ブッシュ政権が検討か
http://www.cnn.co.jp/science/CNN200312050020.html
◇MYCOM PC WEB 日立、1個10円台のICタグを発表
http://pcweb.mycom.co.jp/news/2003/12/04/27.html
◇CNET 米ブッシュ大統領、ナノテク法案を承認--4年間で37億ドルの研究費投入
http://japan.cnet.com/news/ent/story/0,2000047623,20062503,00.htm
◇CNET 米国で理工学博士号の数が減少--ただし女性の割合は増加
http://japan.cnet.com/news/media/story/0,2000047715,20062525,00.htm
◇CNET 坂村健氏、RFIDとバーコードリーダー搭載のPHSを公開
http://japan.cnet.com/news/com/story/0,2000047668,20062395,00.htm
◇CNET 次世代プレステ、ユーザーの身振りや感情も認識可能に
http://japan.cnet.com/news/tech/story/0,2000047674,20062343,00.htm
◇INTERNET Watch KDDI、クレジット決済テスト「Kei-Credit」の結果を発表
http://internet.watch.impress.co.jp/cda/news/2003/12/01/1315.html
◇Biztech 東芝、「消えるインク」のプリンター用トナー発売へ
http://biztech.nikkeibp.co.jp/wcs/leaf/CID/onair/biztech/prom/279673
◇BizTech DaimlerChrysler、ナノテクノロジーを利用した傷のつきにくい塗装技術を開発
http://biztech.nikkeibp.co.jp/wcs/leaf/CID/onair/biztech/mech/280232
◇BizTech 通信総研、800万画素のCMOSテレビ・カメラを使った屋外収録実験に成功
http://biztech.nikkeibp.co.jp/wcs/leaf/CID/onair/biztech/inet/280405
◇HotWIRED 太陽エネルギーを利用した水素燃料のクリーンな生成法
http://www.hotwired.co.jp/news/news/20031203301.html
◇HotWIRED 体内のアルコール量をリアルタイムで測定する皮膚パッチ
http://www.hotwired.co.jp/news/news/20031202302.html
◇HotWIRED マイクロソフト、車載システムの独占も計画
http://www.hotwired.co.jp/news/news/20031202103.html
◇CNN 遺伝子組み換えペット第１号 「光る魚」めぐり論争
http://www.cnn.co.jp/science/CNN200312070001.html
◇NE 本格化する欧州流通大手の無線タグ実証実験
http://ne.nikkeibp.co.jp/members/NEWS/20031205/101037/
◇NE 「国境警備は無線タグで」、米政府機関が米TransCoreの製品を大量採用
http://ne.nikkeibp.co.jp/members/NEWS/20031208/101043/
◇ZDNet カード会社における「CRM」「PRM」の取り組みについて
http://www.zdnet.co.jp/enterprise/0312/05/epn04.html
◇ZDNet 六本木ヒルズを彩るイルミネーションの正体は？
http://www.zdnet.co.jp/broadband/0312/04/lp18.html
◇ZDNet Segwayが戦場ロボットに？
http://www.zdnet.co.jp/news/0312/02/ne00_segway.html
◇ZDNet ムーアの法則の限界、Intelが指摘
http://www.zdnet.co.jp/news/0312/02/nebt_08.html
◇PC Watch ウェアラブル機器の未来像を描くファッションショー「メディアファッション2003」開催
http://pc.watch.impress.co.jp/docs/2003/1202/mf.htm
◇AV Watch 地上デジタルテレビ、12月1日11時より3大都市圏でスタート−小泉首相が記念式典でカウントダウン
http://www.watch.impress.co.jp/av/docs/20031201/gdb.htm
◇電撃オンライン ファミコンが築いたテレビゲームの歴史を一挙に展示！ 「レベルX」レポート
http://www.dengekionline.com/data/news/2003/12/05/26a1c3cebc7b6b3ff847aa6748975d3f.html
◇文藝春秋・日本の論点「知的財産権をどう扱うか」 科学研究の成果は全人類の財産――行き過ぎた保護は見直すべき
http://books.bitway.ne.jp/bunshun/ronten/so-net/sample/ron/03/029/r03029BNB1.html
伊藤正男 （理化学研究所脳科学総合研究センター所長）
◇産総研 日仏ロボット工学共同研究ラボラトリー（ISI/AIST-DSTIC/CNRS JRL）の設立
http://www.aist.go.jp/aist_j/press_release/pr2003/pr20031208/pr20031208.html
◇産総研 AIST Today 2003.12 VOL.3 No.12
http://www.aist.go.jp/aist_j/aistinfo/aist_today/vol03_12/vol03_12_main.html
◇ＪＳＴ ショウジョウバエを用いた老人ボケを引き起こす記憶過程の解明
http://www.jst.go.jp/pr/info/info14/index.html
◇科学技術者のための総合リソースガイド・NetScience
http://www.netscience.ne.jp/
＊ここは、科学に関連するイベントの一行告知、URL紹介など、
皆様からお寄せいただいた情報を掲示する欄です。情報をお待ちしております。
基本的には一行告知ですが、情報が少ないときにはこういう形で掲示していきます。
なおこの欄は無料です。
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発行人：株式会社サイネックス ネットサイエンス事業部【科学技術ソフトウェアデータベース・ネットサイエンス】 編集人：森山和道【フリーライター】 |
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