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NetScience Interview Mail 2003/12/25 Vol.259 |
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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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[15: 細胞内の自律的な機構だけではプルーニング起こらない] |
■だけども、これが最初に起こっているわけだから、シナプティック・ブートンの数とか−−要はシナプスの維持に関わる分子っていうのが分かっていて、ショウジョウバエの運動神経の筋肉の接合部位のところに、筋肉があったら運動神経がやってくるわけですよ。特異的にね、これがＡっていうモーターニューロンであれば、筋肉のＡ−１とかにつくようになってるわけです。筋肉にも全部名前がついてますから。そしてシナプスを作るわけです。
○はい。
■そのときに、筋肉がどんどん成長を続けるわけですが−−一齢幼虫と三齢幼虫ではバカみたいに大きさ違いますから、筋肉もバカみたいにでかくなるんです。そうなるとシナプス、すなわちブートンの数も変わってくるんです。発生に応じて。
○ええ。
■発生に応じてというか、実際のところは電気的興奮に応じて。電気的活動をなくしちゃうとブートンも増えないんです。
で、このときに「ファシクリンII」っていう分子があって、それを強制的に発現させてやると、筋肉がでかくなってもブートンの数が増えない。ファシクリンIIを減らしてやると、ブートンがすごく増える。
実際にはファシクリンIIは神経の活動に応じて増減するらしくて、すごく活動すると、ファシクリン２の発現レベルはブートンシナプス末端では減少して、そのことによって、運動性が生じるのか、それとも許容状態になって、ブートンが増えることになる。
○ふむ。
■ファシクリンっていうのはもともと細胞接着分子ですから、たくさんあるとガッチリ固まってるんです。だからそれ以上増えることができない。それ以上発達できない。ということでシナプスの維持に必要な分子なんです。ということで少なくとも神経・筋接合部ではファシクリンIIがブートンの数を調節しているということになっているんです。ちょっと眉唾だけど。それでファシクリンIIがどうなっているか調べました。
○はい。
■エクダイソンのミュータントでは、プルーニング起こらないって言ったじゃないですか。実際にエクダイソンのミュータントや、エクダイソン・レセプターのドミナント・ネガティブ効果っていって優生抑制型を発現させてやったときに、どういうことが起こるか。
これが本当に変性に伴う一連のことであれば、穴が空くっていうことは、エクダイソンの受容を受けて起こるはずだ。だからエクダイソンの受容が止まっちゃえば起こらないだろうと。だからやってみました。
○はい。
■すると、やっぱり起こらないんですよ。
結論としては、ブートン部がエクダイソンを受容した一連のシグナルの結果としてなくなっていき、軸索が断烈して消えていくっていうのはプログラムされているんだと。
それでファシクリンIIにも注目してみました。分かったことは、ファシクリンIIが−−ブートンがないようなところっていうのは当然ブートンがないわけですね。だけどブートンがあるのに、ファシクリンIIが薄くなっているところがある。穴が空いているとこにはやっぱり穴が空いている。ないんだからなくて当然なんですけどね。
○ええ。
■それで思うことは、ファシクリンIIがなくなることでブートンなくなったんじゃないの、と。じゃあ、もし本当だったら、もし強制的に発現させてやるとなくならないだろうと。
○ええ。
■で、やってみると、確かに、ファシクリンIIを強制発現させてやると、プルーニングはなかなか進みません。
○うん。
■進まなくて、残るんだけど、最終的にはプルーニング起こっちゃうんですよ。だから単に遅らせているだけなんです。まあそれも重要な成果ですが。
それで今度はそれを一本の細胞だけで強制発現させてやった。それでも同じような効果が起こるはずです。ブートンは減らなくなるし、断裂も抑えられるはずです。ところがそうはならないんですよ。ファシクリンIIを強制発現させてやっても、ほとんど変わらずに、普通にブートンなくなっていくんです。あれ、どうしてなんだと。断裂普通に起こっていくよと。
○ふーん。
■ということは、ここで考えたんですが、ファシクリンIIによって断裂が遅れている効果というのは、細胞自律的な効果じゃないらしいと。細胞自律的じゃないということは、細胞内の反応を止めているとかではないということです。だから何かへんなことが起こったんだろうと。
ファシクリンIIは、集団で出すことによって、みんなが異常な細胞接着を行って、そのことによって何かが抑制されたらしいと。
○ふむふむ。
■何か、自分たちじゃない機構がそこに働いて、それで止めちゃったんじゃないかということを考えたんです。
細胞内の自律的な機構だけではプルーニング起こらないんじゃないの、他に何か必要なんじゃないの、と考えたわけです。
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[16: グリア細胞がブートンを食っていた] |
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○ふむ。
■それが蛹期になると中に入ってくるんです。変性が始まると。
○入ってくる？
■もっと簡単に言えば、穴のところにグリアがいるんです。さっき穴が空いてブートンがなくなっていると言ったところに、実はグリアが入ってきているんです。穴っていうのは、だから、すなわちグリアの場所なんです。
え、と思ってよく見てやると。すごく面白くて、グリアの塊があるでしょ。そのまわりにはファシクリンIIが薄くなっているところがある。
だからグリアの塊のなかに変な丸い塊があって、そのなかにファシクリンIIの点があるという像が見えるわけです。さらに、グリアの塊をライソソーム・マーカーで染めてやる。するとまさにライソソームがいっぱいあることが分かった。
○ふむ。
■これは何を意味しているのかというと、実はグリアがブートンを食ってるんじゃないの、ということです。
○うん、貪食してるんですかね。
■そう、でも考え方は二つある。やっぱり細胞内の機構でね、分解していくわけじゃないですか。プルーニングのときに変性して、自分の機構でどんどん壊れていく。その壊れたカスを食べているのかもしれない。それはまあ普通、そうかなということなんだけど。
他の可能性もある。実は自分では壊れられないのかもしれない。食べてもらわないと壊れられないんじゃないの。
要は、簡単な仮説１は、自分で壊れていって、スキャベンジしてもらう。もう一つの可能性仮説２は、変性しているけども、自分だけで分解までできない。グリアが来てはじめて飲み込まれて分解されるというもの。
○はい。
■そこで変なことをやってみました。条件特異的に、ある細胞の機能を壊す改変遺伝子があるんです。「シビレ」っていうんだけど、細胞の機能を阻害するんです。面白い名前でしょ。日本語なんだけどインターナショナルにいまは使われています。
いまにしてみれば、ダイナミンという遺伝子のショウジョウバエ版で、ダイナミンは何をしているかというと、エンドサイトーシスのところなどで機能しているわけですね。
エンドサイトーシスって、シナプスから物質を出したときのリサイクルにも必要なので、エンドサイトーシスが止まっちゃうと、要は神経活動が止まっちゃうんですよ。
それでシビレのＴＳ（Temperature Sensitive）っていうのは、高い温度にやると、ダイナミン、まあシビレの機能がなくなっちゃうから、高い温度にした瞬間に、シナプスから伝達いかなくなるんですよね。エクソサイトーシスで出た中身をリサイクルできなくなるから、あっという間に枯渇して、小胞の中身があっという間に枯渇して、動かなくなる。
シビレ突然変異は、ヒートショックをかけると、シビレタンパクがダメになって、神経の伝達がダメになって、脚がシビレたみたいに振るえる。その突然変異が持っているシビレ遺伝子を取ってきて、それをグリア細胞にドライブしてやる。とにかくわけが分からないけども、グリアの機能を殺したかったんです。そうしたら、さっきのプルーニングが止まるかどうか分かるでしょ。どっちの仮説か見当がつくと。
○ええ。
■もしグリアがなくても壊れていくんだったら、確かにスキャベンジだけだと。でもグリアをなくしたらまったく進まないのであれば、グリアはやっぱり食ってるんだと。生きたままじゃないかもしれないけども、かなりアクティブに働いているんだということが分かる。
だからグリアを殺したかったんですけども、グリアで細胞死実行遺伝子なんかを働かせると、体中にグリアあるからすぐ死んでしまうんですよ。これのいいのは、ＴＳって言って、Temperature Sensitiveなんです。温度依存性。ヒートショックを加えると、ドミナント・ネガティブに働く。
だからグリアで発現させておいて、普通に飼っておいて、蛹になったときにヒートショック、ちょっと高い温度、３０度くらいの温度で飼ってやるとドミナントネガティブとして働くから、細胞機能がそこから麻痺しちゃうんです。
○なるほど。
■それで実際にやってみました。やると、６時間で穴が空いてきてグリアが入ってくるんですが、グリアの細胞機能を止めてやると、中に入れない、全然。プロセス伸ばして、中に入るということができない。
そうなったときに、穴が空いて来ないんですよ。さっき言ったクラスター状の穴が。そのままだと細かい穴が空いてそこにグリアが入ってくるんですけど。
ということは、グリアが来なければ、ブートン無くならないんだと。１８時間でもそうなんですけども、グリアを麻痺させてやると、やっぱり入ってこない。
○ふむ。
■だからさっきの二番目の仮説で、実は変性している、プログラムされた変性で、変性状態にあっても、そのままでは自分ではオートデグラデーション（自己分解）みたいな機構でね、軸索分岐を無くすことは難しくて、そこには外から入ってくるグリア細胞が、「いま、おかしくなってるよ」というのを検知して、食べてやるシステムが必要なんだろうと。
○ふーむ。
■実際には、不完全にグリア細胞をおかしくしてやると、アダルトの中でも、一部やっぱり、壊せない、軸索が残っちゃうんですね。
○次号へ続く…。
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◇『動物園のデザイン』（ＩＮＡＸ出版）
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◇『高度１万メートルからの地球絶景 Healing flight』（杉江 弘／講談社）
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◇『プロジェクトＸ挑戦者たち １ 執念の逆転劇』（ＮＨＫプロジェクトＸ制作班／ＮＨＫライブラリー）
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◇『プロジェクトＸ挑戦者たち ２ 復活への舞台裏』（ＮＨＫプロジェクトＸ制作班／ＮＨＫライブラリー）
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◇『プロジェクトＸ挑戦者たち ４ 男たちの飽くなき闘い』（ＮＨＫプロジェクトＸ制作班／ＮＨＫライブラリー）
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◇『プロジェクトＸ挑戦者たち ５ そして、風が吹いた』（ＮＨＫプロジェクトＸ制作班／ＮＨＫライブラリー）
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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：
◇ゲノム医科学と社会 −個人情報の保護を中心に−
http://www.kuba.co.jp/ikagaku/
1月28日（水）、一橋記念講堂
◇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 宇宙開発でのトラブル防止策に７３億円計上 文科省
http://www.asahi.com/science/update/1221/001.html
◇朝日 パニック障害、安静時から脳の一部が過敏に 初めて確認
http://www.asahi.com/science/update/1221/002.html
◇朝日 小柴さん激怒のニュートリノ実験計画、「逆転」で予算化
http://www.asahi.com/science/update/1220/001.html
◇朝日 「修理で使用可」 財務省「しらせ」後継船にゼロ査定
http://www.asahi.com/science/update/1220/002.html
◇朝日 火星からメリークリスマス 欧米の探査機、続々到着へ
http://www.asahi.com/science/update/1217/002.html
◇朝日 ＳＡＲＳ「鳥類と哺乳類のウイルス合体」 加研究チーム
http://www.asahi.com/science/update/1216/001.html
◇毎日 ウナギの生態：人工衛星で突き止める調査開始 東大海洋研究所
http://www.mainichi.co.jp/news/selection/archive/200312/22/20031222k0000m040074000c.html
◇毎日［挑む］研究者たちの素顔／２２ 米テキサス大教授・柳沢正史さん
http://www.mainichi.co.jp/eye/feature/details/science/idomu/01/1220.html
◇毎日・［挑む］研究者たちの素顔／２１ 東京大大学院薬学系研究科教授・小林修さん
http://www.mainichi.co.jp/eye/feature/details/science/Environment/art/031213M051_1615101B10HI.html
◇毎日・［挑む］研究者たちの素顔／２０ 東京大大学院理学系研究科教授・佐藤勝彦さん
http://www.mainichi.co.jp/eye/feature/details/science/idomu/01/1206.html
◇毎日［クローズアップ２００３］受精卵作成容認 「再生医療の恩恵」優先
http://www.mainichi.co.jp/eye/feature/details/science/Medical/art/031213M091_0303101E10DC.html
◇毎日 老朽「しらせ」、後継船は？ 昭和基地へ、南極観測の命運握る“足”
http://www.mainichi.co.jp/eye/feature/details/science/Environment/art/031213M049_1615101B10HI.html
◇東京新聞・ひと 脳血管の病気を カテーテル使い治療村山雄一さん（３９）日本は実技訓練重視を
http://www.tokyo-np.co.jp/00/sci/20031216/ftu_____sci_____002.shtml
◇読売 背中にオパールに似た結晶構造、豪で甲虫発見
http://www.yomiuri.co.jp/science/news/20031222i504.htm
◇読売 科学技術・競争的研究資金の倍増計画、達成は絶望的
http://www.yomiuri.co.jp/science/news/20031222i306.htm
◇読売 がん対策に９１億円…１月稼働“検診拠点”運営費など
http://www.yomiuri.co.jp/science/news/20031220i110.htm
◇読売 埋め込み型人工心臓が来春から保険適用
http://www.yomiuri.co.jp/iryou/news_i/20031216so11.htm
◇読売 時速３００ｋｍ速球も簡単にヒット、ロボット球団の夢
http://www.yomiuri.co.jp/science/news/20031217i211.html
◇読売 東海地震、救助応援に３万８千人…政府が初の指針
http://www.yomiuri.co.jp/science/news/20031216it12.html
◇日本工業新聞 ＭＯＳＳとアンジェスＭＧがゲノム創薬向けＤＢ開発で提携
http://www.jij.co.jp/news/bio/art-20031217183941-IYPUCQVBDF.nwc
◇日本工業新聞 ウシの骨使い再生医療、道工試などが新材料
http://www.jij.co.jp/news/bio/art-20031216212630-NPWAMTPZPC.nwc
◇日本工業新聞 1枚で3万の遺伝子解析、国産初の高密度チップ
http://www.jij.co.jp/news/bio/art-20031221205940-GODMUPULNO.nwc
◇日本工業新聞 ＩＴＥＲ建設地の決定は来年2月に持ち越し
http://www.jij.co.jp/news/policy/art-20031221193347-FEMQFQFUAF.nwc
◇共同 大腸がん診断チップ開発 遺伝子で転移予測、阪大 オーダーメード医療に期待
http://kk.kyodo.co.jp/iryo/news/1216daichogan.html
◇Nature BioNEWS 生態 ：巻き貝が菌類を栽培 苗床を作り、ふんを肥料に
http://www.appliedbiosystems.co.jp/website/SilverStream/Pages/pg33A1.html?NTNEWSCONTENTSCD=78166
◇IT Pro 長野県の住基ネット侵入実験、結果はクロ！
http://itpro.nikkeibp.co.jp/free/NC/NEWS/20031216/137561/
◇ZDNet 住基ネットのセキュリティは「平均以下」 〜長野県の報告
http://www.zdnet.co.jp/broadband/0312/16/lp10.html
◇ZDNet 住基ネット――食い違う意見の中で見えてきた2つの隔たり
http://www.zdnet.co.jp/enterprise/0312/17/epn01.html
◇ZDNet NECの顔認識技術がMPEG-7に採用
http://www.zdnet.co.jp/news/0312/16/njbt_05.html
◇BizTech ホンダ、燃費と胴体内の空間に優れる小型ジェット機を開発
http://biztech.nikkeibp.co.jp/wcs/leaf/CID/onair/biztech/mech/282051
◇BizTech 東工大VBL祭り、15件の若手研究を発表
http://biztech.nikkeibp.co.jp/wcs/j/ntec/282518
◇HotWIRED ライト兄弟の飛行機の忠実なレプリカ、再現飛行は惜しくも失敗
http://www.hotwired.co.jp/news/news/20031219204.html
◇HotWIRED 「空飛ぶ円盤」型飛行機の開発が再開？
http://www.hotwired.co.jp/news/news/20031222301.html
◇HotWIRED お茶の間に科学を――米の研究者が科学専門ケーブル局の設立を計画
http://www.hotwired.co.jp/news/news/20031222206.html
◇HotWIRERD 三菱電機が「究極の個人向け広告」を開発中
http://www.hotwired.co.jp/news/news/20031217301.html
◇HotWIRERD 物陰から射撃できる首振りタイプの新型銃
http://www.hotwired.co.jp/news/news/20031217302.html
◇MYCOM PC WEB あのMicrosoft創業メンバーが宇宙計画! 上空発射で超音速に成功
http://pcweb.mycom.co.jp/news/2003/12/19/46.html
◇AstroArts 火星の氷河期が終わった？
http://www.astroarts.co.jp/news/2003/12/17mars_climate/index-j.shtml
◇スピッツァー宇宙望遠鏡（SIRTF）、画像を公開
http://sirtf.caltech.edu/index.shtml
◇Machの速度と未体験Ｇの未知なる世界！！ モスクワで戦闘機に乗ろう！！
http://www.mercadotour.jp/rossia/rossiamig.html
◇MYCOM PC WEB ソユーズで豪華ペア宇宙旅行は健在! 公式サイトも楽しくリニューアルに
http://pcweb.mycom.co.jp/news/2003/12/18/34.html
◇PC Watch QRIOが走った! ソニーが進化したQRIOを披露 〜世界で初めて2足での走行を実現
http://pc.watch.impress.co.jp/docs/2003/1218/sony.html
◇japan.internet.com 米 ロボット開発会社、日本市場に参入
http://japan.internet.com/finanews/20031216/2.html
◇AV Watch NHKと民放5社、地上デジタル用の新タワー推進プロジェクトを発足 −第2東京タワーの高さは600m級
http://www.watch.impress.co.jp/av/docs/20031218/tower.html
◇産総研 産総研が映像の生体安全性評価の標準化研究に着手
http://www.aist.go.jp/aist_j/press_release/pr2003/pr20031218/pr20031218.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、
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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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