概日リズムは体内の時間を保ち、覚醒と睡眠のタイミングに影響します。視交叉上核（SCN）はこのリズムの中枢で、局所の時刻に合わせるために数千のニューロンが同期して働きます。
ワシントン大学セントルイス校の研究チームは、細胞間コミュニケーションを解析する新しい計算ツールMITE（Mutual Information and Transfer Entropy、発音は「mighty」）を開発しました。研究は『Proceedings of the National Academy of Sciences』に発表され、Erik Herzog教授とKL Nikhil研究科学者が主導しました。チームにはDaniel Granados-Fuentes、Jr-Shin Li、Bharat Singhal、István Kissも含まれます。
研究では数週間にわたり遺伝子発現を細胞分解能で記録し、17匹のマウスで8,000を超える細胞間のデータから2,500万を超える接続を再構築しました。再構築は95％を超える精度に達しました。地図からは、マウスのSCNが約20,000個のニューロンを含む一方で、同期に必要なのはごく一部の高度に結合したハブ細胞であることが示されました。ハブにはVIP発現ニューロンの小さなサブセットが含まれます。
チームは五つの機能的な細胞タイプを特定し、計算モデルでネットワーク機能を検証しました。シミュレーションでハブだけを除去するとネットワーク全体の同期が崩壊し、ハブの重要性が支持されました。今後はハブ細胞の影響の仕方を特定し、標的を絞った介入でSCNのタイミングを調節できるかを検証する予定です。このツールは体内時計を再調整する戦略の開発に役立ち、交替勤務者や季節性情動障害など概日リズムの問題を抱える人々の支援につながる可能性があります。
難しい単語
- 概日リズム — 一日 の 周期 に対応する 体内 の 時間 仕組み
- 視交叉上核 — 脳 の 一部 で 時計 機能 を 担う 部位視交叉上核（SCN）
- 同期する — 複数 の 細胞 が 同じ 時間 に 活動 する こと同期して働きます, 同期が崩壊し
- 細胞間コミュニケーション — 細胞 同士 が 情報 を やりとり する プロセス
- 再構築する — データ から 接続 や 構造 を 再現 する 操作再構築しました
- 精度 — 結果 の 正確 さ を 表す 程度
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ディスカッション用の質問
- ハブ細胞を標的にする介入は概日リズムの調節にどのような利点とリスクがあると思いますか。理由を述べてください。
- この研究のツールは交替勤務者や季節性情動障害の人々をどのように支援できるか、具体例を挙げて説明してください。
