上原記念生命科学財団 研究助成金をいただきました。

研究課題は「光遺伝学TDP-43を用いたALS病態の理解と制御」です。

研究を発展させるよう頑張ります。

ワシのマークの冊子と共に、目録が届きました。

公益財団法人、光科学技術研究振興財団の令和２年度の助成金をいただくことになりました。

コロナ禍の現状を鑑みて、贈呈式は中止となってしまいました。その代わりに、助成金の目録を送ってくださいました。

研究テーマは、「光遺伝学を用いた筋萎縮性側索硬化症（ALS）モデルの開発」です。この支援を活かして、ALS研究を発展させたいと思います。

今週は、1週間のうちに2編の総説が受理されました。論文はそんなに頻繁に受理されることはないので、珍しいことです。一気に悦びがくるのはもったいない感じもしますが。

この2報の総説は、昨年の春ごろから書き始めたもので、光遺伝学ALSモデルの研究からみえた疑問点と、ゼブラフィッシュを使ったALSモデルについて、どういった視点から一般化できて、将来の研究に繋がられるかをたっぷりと考えることができました。コロナウイルスによる半Stay-at-home状態の時に話が来たので、できるだけ原稿を書こうと引き受けましたが、やはり、論文を書くというのは簡単なことではありません。締め切りをちょっと延ばしてもらったりして、困難がありましたが、いろいろと考えがまとまってよかったです。論文を読めば読むほどに考えが深まり、先人の偉大な努力の積み重ねに、ただただ畏怖の念を覚えました。

近日中に公開されると思います。なんとかこの2編の総説を和訳して、一般の方々にも少しでも伝わるようにしてみたいと思います。

投稿後にデスクトップマックがこわれるというハプニングがあり、アドビ・イラストレーターで描いた図を、ほとんど初めてのInkscapeで描き直さなければならなくなりました。いまでは、だいぶ上達したので、怪我の功名です。

下図は、Inkscapeで描けるようになった図です。

昨年の3月9日に書き始めた総説を、修正して編集者に送り返しました。長い時間がかかっていますが、とても勉強になりました。脱稿が近い、、と思いたい。

原稿から解放された束の間、芥川龍之介の「鼻」を読みました。

鼻が長いお坊さんのお話です。

唇の前に垂れ下がって、弟子に持ち上げていてもらわないと食べないほど、長い鼻です。

お坊さんは、長い鼻がもたらす生活上の困難さの他に、鼻を笑われて傷つく自尊心に悩んでいます。

研究にも、研究が進まない科学的な悩みと、研究が評価されなかったり批判されたりしたときに乱れ動く自尊心からくる悩み。両方あると思います。

今まで深く考えたことはありませんでしたが、「鼻」を読んで、乱れる自尊心の構造、少し理解できた気がします。

科学的な悩みに集中できると思います。

（６）からの続き

筋肉の収縮をコントロールする神経細胞「運動ニューロン」が、形や機能をだんだんと失って（変性して）、身体を動かせなくなってしまう病気、筋萎縮性側索硬化症（ALS）では、運動ニューロンにTDP-43と呼ばれるタンパク質が塊をつくって溜まることが知られています。この事実が2006年に発見されて以来、TDP-43の塊が発揮する毒性が原因で運動ニューロンが変性すると一説には予想されていますが、この説の検証が待たれています。

我々は、2020年に発表した論文で、青い光を照射すると塊に変化するTDP-43（オプトTDP-43）を開発しました。この新しいアプローチを使って、TDP-43の塊に毒性があるのか否かを検証しました。さて、TDP-43の塊に毒性はあるのでしょうか？

光を使ってタンパク質をコントロールする“光遺伝学”という手法の強みの一つは、タンパク質に起こる変化を、光のON・OFFによって時間的にコントロールできることです。

私たちは、運動ニューロンが観察しやすい熱帯魚「ゼブラフィッシュ」を使って、運動ニューロンにオプトTDP-43を導入して、魚に青い光を照射すると、3時間後には、オプトTDP-43が、細胞核から、細胞核と細胞質を含む細胞全体に広がることを発見しました。

この後、青い光をさらに照射し続けると、やがて数日後には細胞質にオプトTDP-43塊が溜まり始めます。いっぽう、最初の3時間で青色光の照射をストップすると、オプトTDP-43は塊として溜まることなく、再び、照射前のように細胞核に戻ります。もし、オプトTDP-43の塊そのものに毒性が備わっているのならば、3時間の青色光では、運動ニューロンには異常は現れないはずです。そこで、3時間だけ青色光の照射をした後、光照射を止め、その後の運動ニューロンの様子を詳しく調べてみました。

その結果、3時間の青色光照射を経験した運動ニューロンは、その後、成長速度が著しく低下することがわかりました。さらに、筋肉と接続した運動ニューロンに対して、3時間の青色光を照射すると、筋肉との接続が弱まることがわかりました。

この結果は、オプトTDP-43が、塊として溜まるより前に、運動ニューロンにダメージを与えていることを示しています。

塊を作る前に毒性を発揮している、という予想外の結果が出たために、この実験の当初の目的であった、TDP-43の塊そのものに毒性が備わっているのか、という問いの検証にはなりませんでした。以前のブログ、「上流にさかのぼる」では、TDP-43の塊が（１）毒性の源である、という可能性と、（２）毒性を軽減するためにTDP-43を一まとめにして細胞を保護しようとした痕跡である、という可能性を、いずれも肯定も否定もできないことに触れました。我々の、オプトTDP-43を使った実験でも、この問題は解決できませんでした。

ともあれ、この研究によって、これまで予想されていた前の段階で、TDP-43が運動ニューロンにダメージを与えている可能性が高いことがわかりました。これが今回の研究で得られた最も重要な知見の一つです。

ALSの真の原因に迫るためには、TDP-43 が細胞質で塊を作るよりも前の段階、すなわち、細胞質のTDP-43の濃度が上昇する原因を探ることが有効なのではないか、と予想して、現在はその方で研究を展開しています。

さて、このPerspectiveの稿のタイトル「Do not curse the darkness of the spinal cord light TDP-43」は、“暗闇を呪うより、ロウソクを灯そう (Don’t Curse the Darkness, Light a Candle)”、という中国のことわざにちなみました。７回にわたって、できるだけ内容を平易にして書きました。Perspectiveの最後の一文に、今後の期待を込めます。

“The optical inaccessibility of the spinal cord has been and will continue to be a major obstacle to understanding the dynamic nature of TDP-43 in the spinal motor neurons during both healthy and diseased states. We envisage that optogenetic TDP-43 should serve as a candle to overcome the darkness of the spinal cord. ”

“運動ニューロンが、光が到達しにくい脊髄の中にあるということは（つまり、生体内での観察が容易ではないということは）、これまでも、そして、これからも、運動ニューロンの中でのTDP-43のダイナミックな振る舞いを理解することに対する大きな障壁であり続けるでしょう。光遺伝学TDP-43が、この脊髄の闇を克服するロウソクになるのではないかと期待しています。”

結

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今年の初めに発表した光遺伝学ALSモデル（Asakawa, 2020）について、まとめとこれからの展望をPerspective記事としてNRR誌に発表しました。記事をもとに、説明を付け加えて和訳しました。

【出典】

Do not curse the darkness of the spinal cord, light TDP-43.　Asakawa K, Handa H, Kawakami K (2021) Neural Regen Res 16(5):986-987.