東工大ら，継続した刺激でシナプスが減ることを発見

東京工業大学のはドイツ神経変性疾患研究所（DZNE）と共同で，外界からの継続した刺激に対し，脳の神経細胞がシナプス（神経細胞の接続部分）の構成タンパク質を入れ替え，数を減らすことによって，環境に適応することを発見した（ニュースリリース）。

ヒトは，見たり聞いたりしたことによって，ものを覚えたり，ものの考え方が変化したりする。それは外界からの刺激により，神経が興奮し，その入力によって神経の全体としてのつながり方が変化するため。主に，神経と神経の接続部分であるシナプスという構造の特性が変化することで，それが行なわれていると考えられている。

このことを神経活性依存的なシナプスの可塑的な変化と呼ぶ。シナプス可塑性の変化は非常によく研究されている分野で，さまざまな動物の脳神経系において，さまざまな形の変化が起こっていることがよく知られている。

しかし，シナプスの可塑性において，後シナプスの変化の研究は比較的進んでいるが，前シナプスの活性部位の変化についてはよく分かっていなかった。また，シナプス可塑性をコントロールする分子実体についてもよく分かっていない。特に前シナプスと後シナプスを行き来して相互の情報を交換する分子についてはほとんど分かっていなかった。

研究グループは，ショウジョウバエに3日間普通の強さの光を当て，自然環境に近い形で実験を行ない，シナプスの構成タンパク質の変化とシナプスの減少を観察した。この実験でわかったのは，以下の4点。

1.前シナプスと呼ばれる構造の構成分子が再構成を起こすことが詳細にわかった。
2.生体内で，はっきりと一つ一つの神経のシナプスの数が数えられる状態での実験で，シナプスの減少が測定できた。
3.自然な強さの光を当てるという普通の刺激に対するシナプスの可塑的な変化を，生体内で捉えることができた。
4.後シナプス側の神経活性が必要であるということが分かり，後シナプス側から前シナプス側に情報の伝達が行われる必要があることが明らかになった。その実体がWNTと呼ばれる分泌タンパクであった。

この環境適応能力は経験による学習や記憶などと類似のメカニズムと考えられ，脳神経系に無数にあるシナプス接続の柔軟な適応能力の分子メカニズムの全貌解明につながるという。またこの能力は，過剰な情報伝達を抑制し，過剰な興奮による細胞死を抑制する自己防衛機能を反映しているとしている。

また，ショウジョウバエという遺伝子探索・機能解析が得意である実験動物で，簡便な方法でシナプス可塑性をはっきりと観察できる系を発見し，確立したことも注目される。これによって，さらなる遺伝子発見と分子メカニズムの解明が進むものと期待される。

さらに，ヒトの心の仕組みまで理解できるような主要な共通原理の発見につながり，シナプスの挙動を理解して操作することにより，記憶や脳機能の向上につながることが期待されるという。

さらには，今回発見されたシナプスの変化は，過剰な情報の伝達を抑制し，過剰な興奮による神経細胞死から守る自己防衛機能を反映していると考えられるという。この研究で発見されたWNTシグナルを操作し，シナプスの変化を自在に操作することによって，神経回路を神経細胞死から守ることが出来るようになり，神経変性疾患や精神疾患の治療に役立つことが期待されるとしている。