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【脳科学】Brainbowによる多色標識法

1 :プリオンφ ★:2007/11/01(木) 21:59:01 ID:???
1世紀以上前に、スペインの神経解剖学者であるラモン・イ・カハールがゴルジ染色法を
神経細胞に使用したことが、現代の神経生物学への門戸を開いた。少数のニューロンの
染色により、それまで見えなかった軸索と樹状突起が、それを取り囲む組織の中に伸び
ている姿を見ることが可能となったのである。しかし、ゴルジ染色法は少数の細胞だけを
単色で標識するものである。今回ハーバード大学の研究チームは、脳回路内にある多数
の細胞を一度に可視化する方法を開発した。この「Brainbow」法は、数百ものニューロンを
それぞれ色分けして標識できるので、神経回路の詳細なマップを作ることが可能である。
この手法は、正常時または疾患時の脳の地図作製を促進するだけでなく、免疫系などの
複雑な細胞集団への適用も可能となりそうだ。表紙は、「Brainbow」マウスの海馬部分を
示す。歯状回(底部)ではいろいろな色に染色されたニューロンが弓形のCA1領域の細胞
の下に位置するのに対し、大脳皮質のニューロンは上部で光っているのが見える。

ソース:http://www.natureasia.com/japan/nature/updates/index.php?i=61219
表紙画像:http://www.nature.com/nature/journal/v450/n7166/images/cover_nature.jpg

2 :名無しのひみつ:2007/11/01(木) 22:00:08 ID:kNT854jB
文章が?だわ

3 :名無しのひみつ:2007/11/01(木) 22:00:51 ID:TYvAFIJ9
BrainとRainbowを掛けてるのか、こりゃすごいや'`,、('∀`) '`,、

4 :名無しのひみつ:2007/11/01(木) 22:01:07 ID:aJ17fwkB
ライブドー

5 :名無しのひみつ:2007/11/01(木) 22:19:58 ID:KayWWzmq
>>3
そうなのか?
雨の後とかに表れる弓(bow)っぽい感じのがRain+bowでRainbow
これが元で、虹っぽい物を***+bowって言ったりするから。
宇宙に表れる虹っぽい物だとStar+bowでStarbow
脳に表れる虹っぽい物だからBrain+bowでBrainbow
って事かと思ったが。

まぁ Starbow以外俺は知らんけどな。

6 :名無しのひみつ:2007/11/01(木) 22:25:16 ID:CMzBod4k
>>5
それだ!

7 :名無しのひみつ:2007/11/01(木) 22:39:33 ID:fYea+Kp+
字を見る限りrainbowて入ってるから>>3も正しかろ
>>3>>5も正解じゃて

8 :名無しのひみつ:2007/11/01(木) 23:27:58 ID:Ax7Max6k
すげーと思ったが、逆に
これだけの色を識別する脳のメカニズムを知りたくなった

9 :名無しのひみつ:2007/11/01(木) 23:59:25 ID:PTE3PdkV
これノーベル賞だろ。
幹細胞の分野で応用すれば、neurosphereからFACSで神経幹細胞を単離したりもできる。

10 :名無しのひみつ:2007/11/02(金) 00:44:34 ID:fhVuKrkT
>>8
記憶の圧縮技術が尋常じゃないらしいとか
同じく視覚もピンボケしてるのをかなり補正掛けて鮮明にしてるらしいとか
脳の持っている技術レベルはかなり興味深い所ではある

11 :名無しのひみつ:2007/11/02(金) 00:55:01 ID:cGRgHQha
日本語にしたら虹脳・・・二次・・・
これで二次オタを系統的に色分けできるか

12 :名無しのひみつ:2007/11/02(金) 01:12:12 ID:JzpiKpQP
>>5
表紙に書いてあるじゃないか「over the brainbow」って。

13 :名無しのひみつ:2007/11/02(金) 01:16:37 ID:t3NdSYfk
脳の情報処理能力はニューロン細胞の数だけで比較されがちだけど、
情報処理の根幹になっているのはニューロンではなくシナプス結合
でしょう。
シナプスは途中で無限に枝分かれできるので老人になって脳細胞の数
が減ってもシナプスの複雑な経路で減った数を代行できる点だと思われ。
最近のインテルプロセッサーとかみても、回路部分より配線部分が肥大化
しているのがCPUの写真で分かる、
これって回路数より配線数のほうが情報処理では重要ってことじゃないのか?

14 :名無しのひみつ:2007/11/02(金) 01:24:32 ID:JzpiKpQP
http://news.bbc.co.uk/1/shared/spl/hi/pop_ups/07/health_the_future_of_brain_imaging/html/1.stm
拡大画像

15 :名無しのひみつ:2007/11/02(金) 01:27:19 ID:JzpiKpQP
ネーミングセンスそのものは「おはヨーグルト」と大差ない

16 :名無しのひみつ:2007/11/02(金) 01:37:40 ID:JzpiKpQP
神経細胞の老化を遅らせる
おそらく、古い神経細胞に新しい芸当を仕込むのはどうやっても無理だ。
神経系の可塑性は年齢とともに減少する。これは広く知られている。
この柔軟性が失われる根拠は何だろうか。
Nature Neuroscience 9月号でJeff Lichtmanらはその答えを示した。
Lichtmanらは蛍光タンパク質を発現するよう遺伝子操作した若年あるいは
老年マウスの神経系を用いて、軸索末端が自然に再編成するようすを調べた。
この神経末端は1週間以上、場合によっては1年以上も発光した。
若年マウスの軸索分枝は急速に成長し、数分以内に退縮する。
しかし、シナプスは年齢に従って次第に安定化し、シナプス末端の再構築は
中年期に顕著に減少する。
この発見は、神経細胞間の結合が動物の年齢に従って柔軟性を失っていく可能性を
示唆する。


17 :名無しのひみつ:2007/11/02(金) 01:41:07 ID:JzpiKpQP
ジェフリヒトマンラボ

18 :名無しのひみつ:2007/11/02(金) 02:27:16 ID:1A4LgSjP
これ、細胞の何に反応して染め分けられてるの?

19 :名無しのひみつ:2007/11/02(金) 03:57:39 ID:+vszj4Bi
エントロピーは増大する、んだよ・・・
ごめ、最近読んだ本の「知ったか」だ

20 :名無しのひみつ:2007/11/02(金) 04:44:57 ID:O0MymGJF
絶対に当たりっこない宝くじを買ったり、弱い者や負けそうな方の味
方したり、好きになると相手の欠点がおかしなくらい見えなくなったり、金や地位の高さを鼻先にぶら下げてもぜんぜん動かない人間がい
たり、神はいると心底信じてるのもいれば全然問題にしない者もいた
りと、脳の働きを科学で捕らえるのは非常に難しいだろうな。

21 :名無しのひみつ:2007/11/02(金) 05:13:28 ID:PfxVUVE8
>>20
そうだよな。
だから、自称ノーベル賞候補とかいう脳科学者もどきがでてきても批判しにくいんだよな。

22 :名無しのひみつ:2007/11/02(金) 06:01:52 ID:8ThsAd7U
>>3
かばん語だな。

23 :名無しのひみつ:2007/11/02(金) 10:21:25 ID:Q1alcuOK
>>18
神経細胞においてランダムに発色が変わるようにしてますよ。
だから染め分けているわけではないのです。

24 :名無しのひみつ:2007/11/02(金) 19:19:17 ID:OCbPaWQQ
>>23
そのランダムがどういった統計的な性質を持つのか?と小一時間

25 :説明その1:2007/11/02(金) 21:43:15 ID:Q1alcuOK
>>24
詳しく説明するのめんどくさいが=

蛍光タンパク質というのがあって、緑に光るGFPが有名だけれども
他に赤(Red)のRFP(以後R)、黄(Yellow)のYFP(以後Y)、青(Cyan)のCFP(以後C)がある。

で今回は
P━L━R━L━Y━L━Cという並びで遺伝子をつなげた人工DNA(Brainbowコンストラクト)を作った。

Pはpromoerといって、ある条件でここから遺伝子を読んでタンパク質を作ってくださいという情報で
このすぐ右側にあるタンパク質情報のみがタンパク質になる。
つまり上のコンストラクトではRのみが出来て細胞は赤色に光る。

LはloxPといって、Creという「ハサミ」で切るための目印情報。タンパク質情報ではないことに注意。
切り方の説明もめんどくさいのだけれども
loxPは

┏━━┓
P━L━R┛
 L
   ┗Y━L━C

   ┏ Y━L
P━L━ R┛
 L
   ┗C

というループ構造を「ランダム」に作る性質があって、このループをハサミのCreが認識して切断。
すると後にはP━Y━L━CまたはP━Cというコンストラクトが残る。

ここでP−Creという人工DNA(Creコンストラクト)も用意しておく。

道具がそろった所で細胞に色がついて、どうやってその色が変わるかを説明。
Brainbowコンストラクトを細胞に入れると、普通の状態ではPのすぐ隣にあるRのタンパク質しか作られない。
なので細胞は赤色に光る。
ここで一緒にCreコンストラクトを入れると
細胞内でCreが作られてランダムに
P━Y━L━CまたはP━Cのコンストラクトができる。
前者を持つようになった細胞はYのタンパク質を持つようになりを黄色に光る。
後者を持つようになった細胞はCのタンパク質を持つようになり青色に光る。

これで赤に光る細胞、黄色に光る細胞、青に光る細胞の三種類の細胞ができる。

なので>>24のいう統計学性質は
・真ん中で示したループ構造の出来やすさ
・ループ構造がCreに切られる確率
によって生じると考えられる。

ちゃんと読んでないけれども全体として赤、青、黄の出現確率は同等くらいみたい。
なので>>23でランダムと表現した。

長文&わかりにくくてスマソ
でもこりずにその2も書きます。これだけではまだ表紙の写真の説明にたどり着かないから。
ご飯食べた後になるけど。


26 :名無しのひみつ:2007/11/02(金) 21:44:17 ID:Q1alcuOK
>>25
ああズレズレになってしまった・・・

27 :説明その2:2007/11/02(金) 23:02:29 ID:Q1alcuOK
先ほどのループ構造はこんな感じ
  ┏━━┓
P━L━R ┛
   L
  ┗Y━L━C

  ┏ Y━L
P━L━ R┛
   L
  ┗C

>>25で説明した方法では細胞は赤・黄・青の3色にしか光らない。
ここからの発想が素敵で、その3色を組み合わせて作らせることを著者らは考えた。
つまり1つの細胞の中にBrainbowコンストラクトを3セット入れる。
するとCre存在下でそれぞれのコンストラクトが切断されて
赤赤赤
赤赤黄
赤黄黄
黄黄黄
黄黄青
黄青青
青青青
青青赤
青赤赤
青黄赤
の10種類の組み合わせが出来る。
この組み合わせがランダムに細胞の中で生じて、細胞が10色に色分けされる。
これが表紙の写真の虹の様にカラフルに細胞が染まる原理。

あとはBrainbowコンストラクトとCreコンストラクトをネズミのゲノムに導入してやればよい。
このときに、Pからタンパク質を作る条件を神経細胞にすれば
神経細胞のみカラフルに染まるという理屈。
Pの条件を色々変えれば色々な細胞または組織をカラフルに光らせることが出来る。




28 :説明その3(最後):2007/11/02(金) 23:31:12 ID:Q1alcuOK
上の方のレスで
「細胞の種類を認識して染められている」
「その認識の仕組みが知りたい」
というのがあるけどそれは誤解。あくまでランダム。
ニュースの文ではその様にミスリードされてしまうかもしれないけども。

今回の論文は、同じ種類の隣り合った細胞が違う色に光るということが最大の目玉。
神経細胞の配線を調べたいときに、隣り合った細胞が同じ色に光ったら、
お互いの領域がどこまでなのかがわからない。
(例http://www.dansmind.com/wp-content/uploads/2006/10/Neurons%20in%20a%20Column%201.jpg

違う色に光っていたら区別が出来て、配線の全体像がみやすくなる。
今までも隣り合った細胞の色を変える方法はあった。
(例http://www.riken.jp/r-world/info/release/news/2002/dec/image/spo_03.gif
でも今までの方法は人為的に色を変えなくちゃいけなかったしせいぜい2,3種類の色分けしかできなかった。

今回は
・マウスの頭の中で勝手にランダムに色分けされり
・かつ10種類(実際には166種類くらい)だから区別もしやすくなった。
という2点が画期的。

今後は成長や老化、病気、ストレスなどで脳の配線の全体像がどのように変化していくかを
みていくことになるのだろう。

脳科学、遺伝学の専門ではないので説明に穴があるかもしれないけど
ご容赦を。





29 :名無しのひみつ:2007/11/03(土) 01:01:30 ID:mbwFQiQm
同じ細胞に複数の色が共存したり偏在したりしないのか?

30 :名無しのひみつ:2007/11/03(土) 01:11:53 ID:eru4QwMQ
>>29
元論文の図をよく見るとそれらしい所もあるけど、
大体一色に染まってる感じ。

31 :名無しのひみつ:2007/11/03(土) 09:31:01 ID:dUU3Z2Py
>>29
共存させたり偏在「させたり」することは技術的に可能

32 :名無しのひみつ:2007/11/03(土) 09:41:09 ID:6hrfvgBL
思考盗聴機の存在を知っていて、説明出来る方はいませんか?

【思考盗聴システムは実在している!!!☆】
http://hobby10.2ch.net/test/read.cgi/occult/1191611317/

33 :名無しのひみつ:2007/11/03(土) 12:36:00 ID:Izsn/i9l
よく分からなかったけど、ID:Q1alcuOKのおかげでなんとなく
最初より分かった気になった気分。

34 :名無しのひみつ:2007/11/04(日) 04:35:57 ID:3gcH2G6T
BBCからこっち飛んできたがやっぱおせーな情報が

35 :名無しのひみつ:2007/11/04(日) 11:24:44 ID:rsJ0JWci
BBCからキタってBBCにリンク貼られてるの?

36 :名無しのひみつ:2007/11/09(金) 12:24:14 ID:h3xRoQj6
解説神、ありがとう。よくわかった。

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