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神経回路構築を制御する脂質を発見 | 理化学研究所
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図1 脊髄へ投射する神経突起の走行
切断した脊髄の模式図で、図の上が背側で下が腹側。後根を通る痛覚神経突起（緑色）と固有感覚神経突起（青色）は、脊髄へ入ると分別される。痛覚神経突起は脊髄の外側部
（後根進入部）を長軸方向に走行し、固有感覚神経突起は背側部（後索）を長軸方向に走行する。
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図2 神経回路構築における脂質の働きを検証するための異分野共同研究グループ
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図3 ホスファチジルグルコシド（PtdGlc）とリゾホスファチジルグルコシド（LysoPtdGlc）の分子構造
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図4 脊髄での脂質の局在
PtdGlcとLysoPtdGlcは後索（赤で塗った領域、図1も参照）に限って存在する。固有感覚神経突起（青色）は脂質が存在する後索を走行するが、痛覚神経突起（緑色）は脂質が存在しない
後根進入部を走行する。
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図5 LysoPtdGlcによる痛覚神経突起の反発
痛覚神経突起の先端部の左側に、矢印の方向からLysoPtdGlcを投与し青色のような濃度勾配を作製した。LysoPtdGlc投与開始後の経過時間をそれぞれの画像の右下に示した。
約40分後には、神経突起はLysoPtdGlcにより反発されて右方向に旋回した。
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図6 ニワトリ胚内での痛覚神経突起の走行
図4の脊髄切断面の左上に相当する部分の顕微鏡写真。蛍光色素でラベルした痛覚神経突起を黒で示す。正常の脊髄では痛覚神経突起は後根進入部を走行する（左図）。しかし、
LysoPtdGlcの機能阻害抗体で処理した脊髄では、痛覚神経突起は後索まで進入する（右図）。
要旨
理化学研究所（理研）脳科学総合研究センター神経成長機構研究チームの上口裕之チームリーダーと神経膜機能研究チームの平林義雄チームリーダー、東北大学 大学院薬学研究科の
青木淳賢教授、東京大学 大学院総合文化研究科の太田邦史教授らの共同研究グループ※は、異なる種類の感覚を伝える神経突起[1]を分別してその行き先を制御する新たな脂質を
発見しました。
身体からの感覚を伝える神経突起は脊髄を経由して脳へとつながっています。痛覚（皮膚で痛みを感じること）と固有感覚（自身の関節の位置や動きを感じること）などのように、異なる種類の
感覚を伝える神経突起が、それぞれ脳脊髄の異なる部位へ投射するため、私たちは感覚の種類を識別することができます。脳脊髄の神経回路が作られる段階で、痛覚と固有感覚を担う
神経突起は同じ経路を通って脊髄へ到達しますが、脊髄に入った直後にこれらの神経突起は分別され、混線することなくそれぞれの目的地へ誘導されます。しかし、この神経突起を分別する
タンパク質はこれまで見つかっておらず、分別の仕組みは明らかにされていませんでした。
共同研究グループは、この神経突起の分別の仕組みは脂質によって制御されていると考えました。その仮説を立証するためには脂質を解析する必要がありますが、現代の医学生物学では脂質を
詳細に解析することは非常に困難でした。そこで共同研究グループは、有機合成化学・分析化学・免疫学など異分野の研究者と連携し、脂質分子の合成・精製・定量・抗体作製の技術を
神経科学と融合しました。その結果、神経突起の分別を担う新たな脂質「リゾホスファチジルグルコシド」を発見しました。リゾホスファチジルグルコシドは脊髄内の固有感覚の神経突起が通る
特定の部位にのみ存在し、痛覚の神経突起を反発[2]することで、両方の神経突起は混ざり合うことなく別の目的地へ投射することが分かりました。また神経突起の表面に存在して
リゾホスファチジルグルコシドを感知するGタンパク質共役受容体[3]も特定しました。
本研究は、「脂質が神経回路の構築を制御する」という新原理を明らかにしました。これに伴い、損傷した神経回路の修復技術の開発が進むことが期待できます。また、タンパク質の働きのみでは
説明不可能な生命現象に対する研究の成功例であり、脳科学における新たな研究分野の開拓が期待できます。
本研究は、米国の科学雑誌『Science』（8月28日号）に掲載されます。
（以下略）