光遺伝学のソースを表示

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<font size="+1">[http://researchmap.jp/tsune 常松 友美]、[http://researchmap.jp/akihiroyamanaka 山中 章弘]</font><br>
''名古屋大学 環境医学研究所''<br>
DOI：<selfdoi />　原稿受付日：2013年7月8日　原稿完成日：2014年05月20日<br>
担当編集委員：[http://researchmap.jp/michisukeyuzaki 柚崎 通介]（慶應義塾大学 医学部生理学）<br>
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英語名：optogenetics

同義語：オプトジェネティクス

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　光遺伝学とは、光によって活性化されるタンパク分子を遺伝学的手法を用いて特定の細胞に発現させ、その機能を光で操作する技術である。光（opto）と遺伝学（genetics）を組み合わせたことから光遺伝学と呼ばれる。光遺伝学の開発により、特定の神経の活動を高い時間精度で正確に操作することが初めて可能となった。このことにより神経活動と行動発現とを直接繋げることが可能となった。

　これまでの神経活動の操作手法としては、電気刺激による神経活動の活性化が主に用いられてきた。電気刺激とそれに伴う行動の変化からその[[電極]]近傍の神経の担う生理的役割が解析されてきていた。しかし、電気刺激は特異性が低く電極の近傍に存在する[[軸索]]や[[細胞体]]を非特異的に活性化してしまう。また、脳深部電気刺激(Deep Brain Stimulation)では、局所の神経細胞を刺激していることが有効なのか、それとも抑制していることが有効なのかメカニズムが不明であった（図1）。一方、[[作動薬]]や[[拮抗薬]]等の局所投与などの薬理学的手法は、神経の活性化と抑制の両方が可能であるが、時間的精度が低いだけでなく、細胞特異性、シナプス特異性も制御できないという欠点があった。さらに、特定の[[遺伝子欠損動物]]の行動解析では、発生過程における影響や他の神経による機能補償などが起こっている可能性を払拭できなかった。

　光遺伝学はこれらの欠点を全て補っており、マイクロ〜ミリ秒オーダーの神経活動の活性化あるいは抑制が可能であり、特定の神経活動のみを制御できる（図1）。これによって自由行動下の動物において特定の神経活動のみを制御することを可能にした。光遺伝学は脳神経科学分野の新手法として非常に大きなインパクトを与え、2010年にNature publishing groupによって全分野の中から、最も優れた研究手法としてMethod of the Yearに選定されていることからも、その影響力の大きさが窺える。

　光遺伝学は、[[線虫]]、[[ショウジョウバエ]]、[[ゼブラフィッシュ]]、[[マウス]]、[[ラット]]および[[wikipedia:ja:霊長類|霊長類]]において適用例が報告されている。
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[[image:光遺伝学図1.jpg|thumb|400px|'''図1．電気刺激と光活性化タンパク質を介した光刺激''']]