超音波は脳のコントロールに役立つ

科学者チームによる新しい研究に関する記事が、有名な科学出版物の1つに掲載されました。専門家たちは、特別な遺伝子を持つ線虫に超音波で影響を与えることで、その行動を制御することに成功しました。

研究グループのリーダーであるカリフォルニア出身のスチュアート・イプセン氏は、体内を伝播する低周波超音波は散乱がほとんどなく、光とは異なると説明した。この特性は、例えば脳の深部を刺激する際に有用である。

イプセン氏のチームは、線虫の周囲の培養培地中に存在する超音波と気泡を利用して、遺伝子組み換え線虫の行動を制御することに成功した。

科学者たちは、線虫のゲノムを改変し、神経細胞が超音波による指令に反応するようにした。専門家たちは、線虫のDNAにTRP-4遺伝子を導入することでこれを実現した。この特殊な遺伝子には、ニューロン表面に存在する特殊なタンパク質の分子を組み立てるための「ガイド」が含まれている。このタンパク質こそが、線虫が超音波を感知し、行動を制御する役割を担っている。このタンパク質は、特定のイオンが通過する一種のチャネルとして機能し（線虫の場合、カルシウムイオンチャネルはカルシウムイオンを透過する）、脳細胞を活性化させる。

超音波がタンパク質分子に当たると、チャネルが開き、細胞から電気インパルスが放出されます。これにより、科学者たちは個々の細胞だけでなく、線虫の脳全体の働きを制御することができました。超音波に加えて、特殊な脂肪層と塗料で覆われた気泡が線虫の行動に影響を与えました。これらの気泡は特定のニューロンを活性化するのに役立ちました。超音波照射の結果、科学者たちは線虫を反対方向に移動させたり、鋭角に方向転換させたり、全く方向転換しないようにしたりしました。

脳の働きを制御するこの方法はソノジェネティクスと呼ばれ、現在のところ線虫にのみ適用可能です。しかし、科学者によると、この方法は他の動物だけでなく人間にも適用できる可能性は十分にあるとのことですが、その実現には多くの困難が伴います。

この方法が効果を発揮するには、TRP-4遺伝子を体内の特定の細胞に導入し、気泡を循環系に送り込む必要があります。専門家は、この独自のシステムがてんかんなどの脳疾患の患者に役立つと示唆しています。

科学者たちは今、この方法が哺乳類にも有効かどうかを検証する必要があります。現在、イプセンの研究グループはすでにげっ歯類での研究を開始しており、実験が成功すれば、超音波遺伝学をヒトにも応用できる可能性があります。専門家たちは、細胞を「非接触」で制御する方法を発見できると確信しています。

ちなみに、超音波は科学者によって脳を刺激するためにすでに使用されており、いくつかの病気の治療にも使用されていましたが、イプセンのグループは超音波で個々の細胞を活性化することに初めて成功しました。