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神経科学:人工電気シナプスを用いた脳回路の長期的編集

Nature 655, 8123 doi: 10.1038/s41586-026-10501-y

脳細胞の異なる集団間にまたがる電気的信号の伝達は、認知機能と情動機能の基盤である。しかし、哺乳類の神経回路で、2つの細胞構成要素間の電気的信号伝達を選択的に調節する方法は依然として限られている。本研究で我々は、ホワイトパーチ(Morone americana)で見られる2種類のコネキシンタンパク質(コネキシン34.7とコネキシン35)から構成される電気シナプスを作出し、哺乳類の神経回路調節を実現した。我々は、タンパク質変異誘発を利用し、コネキシンヘミチャネルのドッキングを解析するための新たなin vitro系を考案して、ヘミチャネル相互作用の計算モデル化を行うことにより、電気シナプスの形成に関わる構造モチーフを明らかにした。このモチーフを標的として我々が設計したコネキシン34.7とコネキシン35のヘミチャネルは、互いにドッキングして電気シナプスを形成するが、哺乳類の中枢神経系で発現する他の主要なコネキシンとは結合しない。我々は、線虫の一種Caenorhabditis elegansとマウス(Mus musculus)を用いて、この電気シナプスをin vivoで検証した。我々は、この電気シナプスが、異なる細胞タイプのペアで構成される神経回路間のコミュニケーションを強化でき、それに応じて行動を調節できることを実証する。従って、我々は、哺乳類における精密な回路編集のための「コネキシンを用いた回路の長期統合」(LinCx)を確立した。

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