メモ;嗅神経細胞軸索投射・神経回路が形成システム、に関して補足

(4/20調べ足し)嗅神経細胞軸索投射の分子機構を理解…嗅球で嗅神経細胞からの入力依存的に特異的な神経回路が形成される仕組み…の続編 前投稿

その後、初心者でもわかりやすく書かれたレビューを見てみた (嗅覚受容体に依存した軸索投射の分子機構;生化学79, 12, p.1152)1。ハエは少ないORで脳の機関もさほど大規模ではなく、遺伝子発現によるタンパク生成も神経系への軸索の延伸も遺伝的プログラムに沿って展開するいわばプログラム化された嗅覚情報処理系である。

それに対して、マウスなどの哺乳類では、ORは1000種類存在していて発現しないものもある(遺伝子の発現はstochastic;確率的に決まるとしている)、脳も十分大きく、神経接続の特異性はORから入力されるシグナルの強さに応じてフレキシブルに決定してゆくとされている。

哺乳類のような生物の感覚器ではOR遺伝子が新規に作られると新たな神経投射先が作られ、新たなにおいの識別が可能となる。(この結果は外池先生の講義中に紹介された論文で見いだされた現象とも一致する)  昆虫のような生物進化上“古い”生物では感覚器の性能のチューニングは為されない。それに対して世代交代サイクルが割と長い哺乳類のような生物の感覚器は、数世代程度の間に感覚器の性能のチューニングが必要になるのであろうと思う。おそらく生物の感覚器としての性能の方向性の差が表れている。昆虫のように世代交代が早ければ、突然変異によって環境の変化に対応すればよい。哺乳類などにおいては脳・神経系のネットワークの組み換えによって、環境の変化に対応しているのではと思われる。加えて人間の場合、言語による識別を脳内で行うことにより、さらに認知が深くなり香りの区別、分別のの力がより一層高まってゆくのではないかと考えられる(このために検証しなくてはいけないのは言語認知学、脳科学や心理学的手法と組み合わせられたものを、研究するのがよいと思う)。

この研究グループでは、脳内・神経回路がどのように獲得されるのかに関して、「末端の刺激受容細胞からの入力によって、脳内に新規な感覚処理(して認識)する新規神経回路が形成されうる」ことを示している。これを検証するために、マウスや哺乳類の嗅覚系の発生学、神経回路形成についての研究を進展させてゆこうとしているようだ。

a.aromaphilia: メモ;(理研CDB)理化学研究所|研究室の紹介|感覚神経回路形成研究チーム のテーマをチラ見してみた
1.嗅覚受容体に依存した軸索投射の分子機構

そろそろ「ノマド」は賞味期限切れか?

ノマドワーカーを手放しでほめていた去年ごろまでとは風向きが変わったような気がする。方々で警鐘を鳴らされ始めているように思うのだ。

一つ理由としては、インターネット業界のイノベーションが近く頭打ちになるのではないかということ。パソコンも十分浸透し(スレート端末のようなユーザーフレンドリーさが求められる状況)、ネットワーク(IPv4→IPv6になった時には危機感があったが)も、家庭向けネットワーク(DLNAなどの規格)も、ほとんどが整備済みである。ツィッターやフェイスブックといったSNSも位置情報技術も“クラウド技術”も通信インフラもだいぶ成熟した。“ビックデータ”というものも直近で一般メディアでも見かけるようになったが、開発の方向性も実用化後の姿も見えているといえる。新規技術の流入が止まり、業態としては安定化の方向へと向かうと思われる。

そんな状況下で、まったくもって新しい仕事のスタイルととらえられていた“ノマド”が急速にその新奇さを失いつつある。どういうことを仕事にしているのか、明らかになってしまったし、彼らが身軽に乗り込んで行けるバージンスノーな領域は、あまり残されていない状況になりつつあるのかもしれない。反面出てきたのが、仕事の安定性・収益性に対する懸念だ。

どうもこの状況は1990年代後半~2000年くらいにかけての「フリーター」に似ている気がする。ここら辺で方向転換があることを考えないと、ちょっと危険かも。「FB~クラウド」バブルが弾けてしまうかもしれない。ビックデータはまだ大丈夫な気がする。それの根底になる統計処理と社会学理論なんかもまだ大丈夫な気はする。

1.情熱大陸の安藤美冬さんのノマドワーク特集の反応がtwitterとfacebookであまりにも違いすぎて興味深い。 | 東京ノマド営業所
2.情熱大陸「ノマドワーカー・安藤美冬」書き起こし – Togetter
3.次世代サービス共創フォーラム > 佐々木俊尚のIT進化論 ノマド論は「強者が勝つ」論ではない
4.ノマドワーカーがクールだなんて幻想だ! というお話 : ライフハッカー[日本版]
5.■実はドリフトワーカーを大量に生む、ノマドワーカー礼さん主義に待った!|前川孝雄の"はたらく論"

今ちょっと考えているのは「クローズドネットワーク」である。どうやってレベルの高いコミュニティを形成し、活発な議論を展開して、独創的なアイディアを練り上げるか?それをいかにリークすることなく、他者の情報はきちんと吸収しながら練り上げるか?だと思う。それと依然としてIT系ではない新しい技術というものはコンスタントに求められ続けていると思う。それにしても、なかなか難しい世界へとなって行きますね。

a.aromaphilia: メモ;イントラブログ

メモ;(理研CDB)理化学研究所|研究室の紹介|感覚神経回路形成研究チーム のテーマをチラ見してみた

「感覚神経回路形成研究チーム(Laboratory for Sensory Circuit Formation; 今井 猛 チームリーダー)は、
・ われわれの複雑な脳はどのようにして作られるのか?
・ 哺乳類の脳に嗅覚地図がつくられるしくみ
・ 末梢からの入力に依存して生じる神経回路形成
・ 神経回路を見る、操る
2,8という切り口で主に神経回路の研究を進めているようだ。

「膨大な数の神経細胞からなる哺乳類の神経系が発生する際、神経細胞はどのようにして多様化し、また多様な神経細胞はどのようにして整然と配線するのだろうか?これまで一般的に、神経細胞の個性は遺伝的プログラムによって規定され、神経接続の特異性は「鍵と鍵穴」に相当する分子によって保証されていると考えられてきました。しかしながら、マウス嗅覚系はより「柔軟」にできており、末梢からの入力に依存して嗅神経細胞の個性が規定され、それに基づいて自己組織化的に嗅覚マップが作られることが分かってきています。当研究室では、嗅覚受容体依存的に生じる嗅神経細胞軸索投射の分子機構を理解するとともに、嗅球で嗅神経細胞からの入力依存的に特異的な神経回路が形成される仕組みを明らかにしたいと考えています。」1

嗅覚と脳に関してのセミナーで、外池先生の講義を聞いたときに、調香トレーニングを受けていない新人と、調香への在職歴が長いベテランの、同じ香気への脳の反応を比較検討した研究例が紹介された。「脳内スキャン観察の結果、脳内の活動領域が二つのグループで異なっていたことだった。生徒のグループでは、意識的な知覚をつかさどる前頭葉に活動が集中していたが、ベテラングループでは、記憶の想起や心的イメージをつかさどる海馬傍回でニューロンの活発な動きがみられた。」6,7

嗅覚刺激に対して脳が成長してゆくことを両研究は別々の研究手法によって捉えているのではないか?現段階ではメモ。もう少し詳しく見てみる。紹介は暫定的なものとして考えてください。

1.理化学研究所|研究室の紹介|感覚神経回路形成研究チーム
2.理研CDB 感覚神経回路形成研究チーム
3.11/12/12外池光雄「最近の脳研究から匂いの脳活動はどこまで解明されたか」
4.aromaphilia: メモ;色々な香り研究の先駆者 (外池光雄)
5.|書籍|(香り選書 17)匂いとヒトの脳 〈脳内の匂い情報処理〉|フレグランスジャーナル社 p.56
6.調香師の「飛びぬけた嗅覚」は訓練の賜物、仏研究 国際ニュース : AFPBB News
7.Human Brain Mapping, Volume 33, Issue 1, pages 224–234, January 2012 PDF (1041K)
8.軸索間相互作用に基づく神経地図形成のロジック
*.嗅覚受容体に依存した軸索投射の分子機構

(個人的なことを書く)最近ちょっとだらけすぎ

(個人的なことを書く)最近ちょっとだらけすぎ。もう少しきびきび動いたほうがよい。

テーマ的にはやりたいことも結構ある。ただしここに書けることもあるし、ここに書くべきではないのかな、と思っていることもある。研究テーマに関してはここに書かないほうが良いものだと完全に思っていて、研究室内のネットワークに自分のフォルダーとCMSソフトウェアをアップした状態で、自分のノートをオープンにしてゆけば良いかなと思っていた。でもちょっと、それを口実にしすぎている。動きが遅い。

さっきまで図書館に行って、自分の調べたい内容で、調べていて、ここ1か月、下手をすると2か月全く動いていないので、それはどうだろう?という危機感にも近い感覚を覚える。このままでは拙いでしょう?

メモ;遺伝子挿入/トランスフェクションについて調べる

トランスフェクション(transfection)とは核酸を動物細胞内へ導入する過程を指す。

適切な環境下では、真核細胞は外来のDNAを取込むことができ、その一部は核に移行します。しかし、DNAのサイズや電荷、あるいは細胞に備わっている酵素や膜といった防御機構により、DNAの自然な取込みは大変効率の悪いものでした。

上記のように、動物細胞はウイルスよる導入以外は核酸の細胞内導入は滅多に起こらないが、遺伝子を一時的に発現させたり、遺伝子を安定して発現する細胞株を構築するために、取込み効率を改善するためにさまざまな手法が考案された。その結果、人為的にある程度自由に核酸を導入する事が可能になってきている。(トランスフェクションは一過的な(transient)導入と安定的(Stable)導入の違いがある。)1-7

・リン酸カルシウム法 8,9
・リポフェクション法
・DEAE デキストラン法
・エレクトロポレーション法
・マイクロインジェクション法:Glass micropipette を用いて、DNA を細胞内に注入する。
・パーティクル・ガン法:金属の微粒子をDNA でコーティングし、細胞内に打ち込む。
・形質導入:ウイルスを利用して遺伝子を細胞内に導入する。(←説明が…?)
・FuGENE 6 Transfection Reagent を用いた方法 4

参考;
1.トランスフェクション – Wikipedia
2.培養細胞への遺伝子導入法 概要わかりやすい
3.BioCellChallenge社から新製品のお知らせ – 重松貿易株式会社 化学品部
4.トランスフェクション試薬|スペシャルサイト|ロシュ・アプライド・サイエンス
5.http://www.roche-biochem.jp/sis/2010/07/post-89.html
6.トランスフェクション, 遺伝子導入 トランスフェクション試薬リスト:Life Technologies Japan Ltd.
7.細胞夜話 第16回:遺伝子導入法小史 – バイオダイレクトメール vol.53 歴史面も軽く触れられている、refあり
8.リン酸カルシウム法による遺伝子導入 – YouTube
9.改良リン酸カルシウム法による神経細胞のトランスフェクション
10.

まだまだ調査中。他にも良い詳説サイトやレビューありそうなので、紹介は暫定的なものとして考えてください。

メモ;蛍光タンパクについて調べる

蛍光タンパクは長崎大学の下村教授が、クラゲの生物発光の原動力となっていた発光タンパク質を発見分離精製してタンパク質構造・発光機構を研究していたところまで遡る。

オワンクラゲの生体内では緑色蛍光タンパク質(Green Fluorescent Protein, GFP)1とイクオリン2が複合体を形成している。イクオリンはセレンテラジンという物質を核にもち、高カルシウム濃度ではセレンテラジンのカルシウムイオン結合モチーフにカルシウムイオンが結合してセレンテラマイドへと分子構造が変化し、セレンテラマイド構造は蛍光発色する(単体では460nmの青色)。GFPはイクオリンから励起エネルギーを受け、最大蛍光波長508 nmの緑色の蛍光を発する。(蛍光共鳴エネルギー移動(Fluorescence resonance energy transfer:FRET)、フェルスター型エネルギー転移3とも)。

GFPは以下の理由のため、異種細胞への発現方法が確立し、1990年代にレポーター遺伝子として広く普及した。
・ GFPの発色は基質を必要としないことや単体で機能する。
・ GFP分子内での発色団の形成には自己脱水結合のみで充分であり、酵素など他分子の助けを必要としないために、トランスジーンとして異種細胞へのGFP導入・発現が比較的容易である。
GFPはリアルタイム、かつ、その場で(in situ:細胞破壊の必要がない)検出でき、他のタンパク質との融合タンパク質としても機能を発揮する(GFPタグ)ことから、特に細胞内のシグナル伝達などに関与するタンパク質の細胞内局在を明らかにするツールとして、なくてはならぬものとなっている4-6

そのほかの蛍光タンパク、GCaMP3に関してなどは別途記載する7-10

参考;
1.緑色蛍光タンパク質 – Wikipedia 文章ほぼここから引用
2.イクオリン – Wikipedia
3.蛍光共鳴エネルギー移動 – Wikipedia
4.(同志社の生化学のテキスト?pdf.)
5.新学術領域研究「蛍光生体イメージ」 レビュー2点紹介
6.DOJIN NEWS / Review
7.Sample Request (MTA) | Laboratory for Cell Function Dynamics (Atsushi Miyawaki, M.D., Ph.D.)
8.Olympus FluoView Resource Center: The Fluorescent Protein Color Palette
9.クロンテック社は蛍光タンパク質を幅広くラインナップしています!
10.蛍光イメージングによる細胞内および細胞
外ATP の可視化. 生化学82, 11(2010-11),1056-

メモ;化学刺激と生体受容体の相互作用に関してホストゲスト科学の観点から見る

嗅覚受容体は今まで見てきたように、他の化学刺激と比較して、低選択性で(おそらく)低親和性の受容体挙動を示している。

他の化学刺激というのは、フェロモンやホルモンの受容体/受容細胞の応答などを考えている。具体的に言うと、「フェロモン(pheromone)は、動物または微生物が体内で生成して体外に分泌後、同種の他の個体に一定の行動や発育の変化を促す生理活性物質」1であるのだが、フェロモン~フェロモン受容体の相互作用はとても選択性が高く、フェロモン分子の化学構造が少し異なる異性体においては、フェロモンとしての活性が著しく低下する。このような特性は生殖挙動などの生物における、重要な個体間の関係を形成する上で重要となっている。

また、「ホルモン(ドイツ語: Hormon、英語: hormone)とは、動物の体内において、ある決まった器官で合成・分泌され、体液(血液)を通して体内を循環し、別の決まった器官でその効果を発揮する生理活性物質」2のことである。(かなり乱暴な説明であるが) 作用は同じ個体内で起こる点がフェロモンと異なる。どちらも濃度は非常に微量であり、生体内の特定の器官の働きを調節するための情報伝達を担う物質である。

フェロモンは生物個体間での情報伝達で使用される情報伝達物質であるので、水生生物では主に水溶性、陸上生物では揮発性が一定以上必要である。これに対して、ホルモンは個体内で活躍する情報伝達物質であるので、水溶性はある程度必要3であるが、揮発性は必要ではない。ただしどちらの場合にも必要とされる性質は、情報伝達分子~受容体における高い選択性である。その特定の構造を持つ情報伝達分子に対してのみ受容体が結合しシグナルを発さなくてはならない4

さて、上記のような情報伝達物質から化学刺激物質まで様々な化合物が生物の廻りにあふれているわけだが、それらを一覧化すると以下のようになると思う。

情報伝達物質
化学刺激物質
機能
器官(ヒトの場合)
(媒体)
(存在濃度)
化合物の特色
フェロモン
個体間情報伝達
鋤鼻器(又は鼻)
気相
極微量
ある程度の揮発性
mid~high MW
high selective
ホルモン
個体内情報伝達
生体内各器官
生体内(主に水系)
極微量
ある程度の溶解性
mid~high MW
high selective
(味覚刺激物質)
味覚(味”と
考えられている)
鼻、嗅球
水系
%~ppm
ある程度の水溶性
low~mid MW
~mid~ selective
匂い(嗅覚刺激物質)
香り
舌、味蕾
気相
ppm
揮発性
low MW
low selective
水生生物にとっての匂い
水系
(ppm ?)
水溶性
low MW
low selective

6,8

参考;
1.フェロモン – Wikipedia
2.ホルモン – Wikipedia
3.(脂溶系の循環で伝達されたり、ミセル出で運搬されたりという場合もあるだろうから一概には言えない)
4.(相互作用は起こりえても良い、ただし受容細胞の系がシグナルを発してはいけない。おそらく受容体は類似物質に対しても親和性を発揮してしまうかもしれないが、その際にコンフォメーション変化が真のターゲット分子とは別のコンフォメーション変化であり、その後に続くカスケードな情報伝達の化学作用が起こらないようになっていればよい、これは阻害剤5の考え方でもある)
5.(例)酵素阻害剤 – Wikipedia
6.老年者における四基本味の味覚閾値の変化
7.(「味覚は…摂食時であり、対象は食料であり、それが飲食可能であるかを判断 し、また摂食時の楽しみでもある。ヒトの場合のそれは舌にあり、嘗めることで味を確かめる…」8)
8.味覚 – Wikipedia
老年者における四基本味の味覚閾値の変化

a.フレグランスクリエーション
b.フレーバークリエーション
c.茶席で香水はつけられるのか
d.澁谷達明「匂いと香りの科学」朝倉書店 (2007/02)1