Research press release

心臓にも光遺伝学

Nature Methods

Optogenetics gets to the heart

光で刺激することができる心臓細胞を遺伝子工学的に作製したという研究成果が、Nature Methods(電子版)に発表される。この細胞は、正常な心臓の機能を研究するために心臓を刺激することを可能にし、げっ歯類を使用する研究でペースメーカーとして光を利用する可能性を切り開くものである。

光遺伝学とよばれるこの確立された方法では、遺伝子にコードされた微生物由来の光感受性タンパク質を利用して、光で細胞の挙動を制御する。陽イオンチャネルであるチャネルロドプシン2(ChR2)は、興奮性の細胞の表面で発現すると、青色光のパルスで開いて電気シグナルの伝達を引き起こす。ChR2を過剰発現する神経細胞は、選択的に活性化させることができるため、神経生物学では一般的なツールとなっている。P Sasseたちは、ChR2の用途を「心臓細胞」という別種の興奮性細胞に拡張した。

研究チームはマウスの心筋細胞でChR2を発現させ、ペトリ皿および遺伝子組み換えマウスの心臓で増殖するその細胞を光で正確に刺激した。光のパルスは、長時間にわたる局所的な電流を心臓細胞に引き起こした。

Genetically engineered heart cells can be stimulated using light, reports a study online this week in Nature Methods. These cells allow the heart to be stimulated in ways that will be helpful to explore normal heart function and opens the possibility of using light as a pacemaker in research studies involving rodents.

This well established approach, referred to as optogenetics, uses genetically encoded photosensitive proteins from microorganisms to control cell behavior with light. The cation channel Channelrhodopsin-2 (ChR2) is opened by pulses of blue light and triggers the transmission of electrical signals when expressed on the surface of excitable cells. Neuronal cells overexpressing ChR2 are common tools in neurobiology because they can be selectively activated. Philipp Sasse and colleagues have extended the use of ChR2 to another type of excitable cell in the body, namely heart cells.

The researchers expressed ChR2 in mouse cardiomyocytes and used light to precisely stimulate the cells growing in a dish and in the heart of transgenic mice. Light pulses provoked localized and prolonged electrical currents in heart cells.

doi: 10.1038/nmeth.1512

「Nature 関連誌注目のハイライト」は、ネイチャー広報部門が報道関係者向けに作成したリリースを翻訳したものです。より正確かつ詳細な情報が必要な場合には、必ず原著論文をご覧ください。

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