脳由来神経栄養因子(BDNF)は神経細胞の生存、発達、可塑性等に強く関与している分泌性の栄養因子で、アルツハイマー病やパーキンソン病といった神経疾患や、鬱病、自閉症、不安障害といった精神疾患への関与が指摘されています。我々は、細胞外に分泌された時にだけ蛍光を発する蛍光タンパク質をBDNF に融合させて、BDNFの分泌を目に見える形で測定することで、CAPS2というカルシウム感受性タンパク質がBDNFの分泌を増強している事を見出しました。また、CAPS2を欠損したマウスを調べたところ、抑制性のニューロンの一つであるGABAニューロンが海馬で顕著に減少していること、このマウスが不安傾向を示すことが明らかになりました。今後、CAPS2のBDNF分泌増強効果を利用した、神経疾患、精神疾患治療法の開発といった、臨床応用が期待されます。(この研究は米国科学アカデミー紀要『Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America: PNAS』に2010年12月20日にオンライン掲載されました)
神経細胞が活動すると発現するとVenusという緑色の蛍光蛋白(GFPを改良してより明るくしたタンパク)が発現するようにしたマウス(Eguchi and Yamaguchi, 2009)の海馬の写真(Matsuo et al., 2009)です。このマウスでは、学習・記憶課題などを行って脳の神経細胞が活発に活動すると、様々な脳の部位で緑色の神経細胞が見られることになります。
αCaMKII ヘテロ欠損マウスは作業記憶の障害や過活動、攻撃性の亢進などの精神疾患様のさまざまな行動の異常を示します (Yamasaki et al., 2008)。このマウスの「歯状回」という脳の場所では、神経細胞が成熟できずに、未成熟なままとどまってしまうという「未成熟歯状回」という現象が観察されます。この「未成熟歯状回」では神経細胞が活動すると発現してくるArcやc-Fosという遺伝子がほぼ完全にでなくなります (Matsuo et al., 2009)。
「未成熟歯状回」についての詳細は、「「こころ」は遺伝子でどこまで決まるのか?パーソナルゲノム時代の脳科学 (宮川剛 著)」を参照。