磁気トルク、ニューロン、フェリチン、TRPV4、ドーパミン、マグニートー……

▼Genetically engineered 'Magneto' protein remotely controls brain and behaviour
「遺伝子操作された「マグニート」タンパク質は、脳と行動をリモートで制御します」
https://www.theguardian.com/science/neurophilosophy/2016/mar/24/magneto-remotely-controls-brain-and-behaviour　より

“Badass” new method uses a magnetised protein to activate brain cells rapidly, reversibly, and non-invasively

磁化されたタンパク質を用いて、迅速かつ可逆的に、そして非侵襲的に脳細胞を活性化させる "すごい "新手法

Mo Costandi

Thu 24 Mar 2016 14.30 GMT

2016年3月24日木曜日14.30GMT

Researchers in the United States have developed a new method for controlling the brain circuits associated with complex animal behaviours, using genetic engineering to create a magnetised protein that activates specific groups of nerve cells from a distance.

米国の研究者は、遺伝子工学を使用して、離れた場所から神経細胞の特定のグループを活性化する磁化タンパク質を作成することにより、複雑な動物の行動に関連する脳回路を制御する新しい方法を開発しました。

Understanding how the brain generates behaviour is one of the ultimate goals of neuroscience – and one of its most difficult questions.

脳がどのように行動を起こすかを理解することは、神経科学の究極の目標の1つであり、最も難しい質問の1つです。

In recent years, researchers have developed a number of methods that enable them to remotely control specified groups of neurons and to probe the workings of neuronal circuits.

近年、特定の神経細胞群を遠隔操作したり、神経回路の働きを調べたりする方法が次々と開発されている。

The most powerful of these is a method called optogenetics,

これらの中で最も強力なのは、光遺伝学と呼ばれる方法です。

which enables researchers to switch populations of related neurons on or off on a millisecond-by-millisecond timescale with pulses of laser light.

これにより、研究者は、レーザー光のパルスを使用して、ミリ秒ごとのタイムスケールで関連するニューロンの集団をオンまたはオフに切り替えることができます。

Another recently developed method, called chemogenetics,

また、最近開発されたケモジェネティックスと呼ばれる方法では、

uses engineered proteins that are activated by designer drugs and can be targeted to specific cell types.

デザイナーズ・ドラッグによって活性化されるエンジニアリングされたタンパク質を使用し、特定の細胞タイプにターゲットを絞ることができます。

Although powerful, both of these methods have drawbacks.

強力ですが、これらの方法には両方とも欠点があります。

Optogenetics is invasive, requiring insertion of optical fibres that deliver the light pulses into the brain and, furthermore, the extent to which the light penetrates the dense brain tissue is severely limited.

光遺伝学は侵襲的であり、光パルスを脳に送達する光ファイバーの挿入を必要とし、さらに、光が高密度の脳組織を透過する程度は厳しく制限されています。

Chemogenetic approaches overcome both of these limitations, but typically induce biochemical reactions that take several seconds to activate nerve cells.

化学生成アプローチはこれらの制限の両方を克服しますが、通常、神経細胞を活性化するのに数秒かかる生化学反応を誘発します。

The new technique, developed in Ali Güler’s lab at the University of Virginia in Charlottesville, and described in an advance online publication in the journal Nature Neuroscience,

シャーロッツビルにあるバージニア大学のAliGülerの研究室で開発され、ジャーナルNature Neuroscienceの事前のオンライン出版物に記載されている新しい技術は、

is not only non-invasive, but can also activate neurons rapidly and reversibly.

非侵襲的であるだけでなく、ニューロンを迅速かつ可逆的に活性化することもできます。

Several earlier studies have shown that nerve cell proteins which are activated by heat and mechanical pressure can be genetically engineered so that they become sensitive to radio waves and magnetic fields, by attaching them to an iron-storing protein called ferritin, or to inorganic paramagnetic particles.

いくつかの初期の研究は、熱と機械的圧力によって活性化される神経細胞タンパク質が、フェリチンと呼ばれる鉄貯蔵タンパク質または無機常磁性粒子に付着することによって、電波と磁場に敏感になるように遺伝子操作できることを示しています。

These methods represent an important advance – they have, for example, already been used to regulate blood glucose levels in mice – but involve multiple components which have to be introduced separately.

これらの方法は重要な進歩を表しており、たとえば、マウスの血糖値を調節するためにすでに使用されていますが、個別に導入する必要のある複数のコンポーネントが含まれます。

The new technique builds on this earlier work,

新しい手法は、この初期の研究に基づいており、

and is based on a protein called TRPV4, which is sensitive to both temperature and stretching forces.

温度と伸張力の両方に敏感なTRPV4 と呼ばれるタンパク質に基づいています。

These stimuli open its central pore, allowing electrical current to flow through the cell membrane;

これらの刺激によって中心孔が開き、細胞膜に電流が流れると、

this evokes nervous impulses that travel into the spinal cord and then up to the brain.

神経インパルスが誘発され、脊髄から脳に伝わります。

Güler and his colleagues reasoned that magnetic torque (or rotating) forces might activate TRPV4 by tugging open its central pore,

ギュラーと彼の同僚は、磁気トルク（または回転）力が中央の細孔を引っ張って開くことによってTRPV4を活性化する可能性があると推論し、

and so they used genetic engineering to fuse the protein to the paramagnetic region of ferritin, together with short DNA sequences that signal cells to transport proteins to the nerve cell membrane and insert them into it.

遺伝子工学を用いて、フェリチンの常磁性領域にタンパク質を融合させるとともに、神経細胞膜にタンパク質を輸送して挿入するように細胞に信号を送る短いDNA配列を加えた。

……

In one final experiment, the researchers injected Magneto into the striatum of freely behaving mice,

最後の実験では、自由行動下のマウスの線条体にMagnetoを注入しました。

a deep brain structure containing dopamine-producing neurons that are involved in reward and motivation,

線条体は、報酬や意欲に関わるドーパミンを生成する神経細胞が存在する脳の深部構造で、

and then placed the animals into an apparatus split into magnetised a non-magnetised sections.

磁化された部分とされていない部分に分かれた装置にマウスを入れました。

Mice expressing Magneto spent far more time in the magnetised areas than mice that did not,

マグニートーを発現するマウスは、そうでないマウスよりも磁化された領域ではるかに多くの時間を費やしました。

because activation of the protein caused the striatal neurons expressing it to release dopamine,

なぜなら、このタンパク質が活性化されると、それを発現している線条体ニューロンからドーパミンが放出され、

so that the mice found being in those areas rewarding.

マウスはその場所にいることに報酬を感じるようになったからです。

This shows that Magneto can remotely control the firing of neurons deep within the brain,

これは、Magnetoが脳の奥深くでニューロンの発火を遠隔制御でき、

and also control complex behaviours.

複雑な行動も制御できることを示しています。

……

（google翻訳、DeepL翻訳による日本語訳）