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CIRCL編集部

筑波大など、睡眠・覚醒メカニズムの謎の解明につながる遺伝子を発見!

 人は、眠りそして起きるというサイクルを繰り返して生きている。それなのに、睡眠と覚醒がどのようなメカニズムや役割なのかは、いまだに解明されていない。特に、睡眠・覚醒のスイッチをどちらに傾かせるかを決める要因や、睡眠がいつも一定量を保つ仕組みは全く分かっておらず、現代神経科学最大のブラックボックスとも言われてるようだ。

 その最大の謎に挑んだ筑波大学などの日米共同研究チームは、睡眠と覚醒をコントロールする2つの遺伝子を発見し、11月2日付の英科学誌ネイチャー電子版に発表した。

睡眠と覚醒の制御に関わる2つの遺伝子を特定

 筑波大国際統合睡眠医科学研究機構の船戸弘正教授と柳沢正史教授らによる日米共同研究チームは、睡眠覚醒を制御する分子ネットワークへの解明につながる、新規遺伝子2つを発見した。

 研究の手法としては、具体的な仮説を決めないで、注目する性質や表現型を持つ個体から遺伝子型を調べていくフォワード・ジェネティクスという方法を使って、謎にアプローチした。まず、明らかな睡眠異常を示すマウス家系を探し出すために、化学物質を使って精子にランダムな遺伝性変異を生じさせた。その後、他の野生型マウスと交配させて、次世代マウスをつくった。そしてできあがった、多数のランダムな塩基対の突然変異を持つ約8,000匹のマウスについて、脳波・筋電図を精査して、睡眠・覚醒異常があるかどうかを詳細に調べた。

 その結果、覚醒時間が大幅に減少するSleepy変異家系と、レム睡眠が著しく減少するDreamless変異家系を特定することができた。そしてさらに、それぞれの異変の原因となる遺伝子を特定することができた。Sleepy変異マウスにはSik3遺伝子、Dreamless変異マウスにはNalcn遺伝子が関わっていた(※1)。

眠りはノンレム睡眠とレム睡眠でできている

 私たちは通常眠りに就くと、深い眠りのノンレム睡眠に入り、その後浅い眠りのレム睡眠に移る。そして、この2種類の眠りを、だいたい90分サイクルで繰り替えしながら朝まで眠る(※2)。

 しかし、睡眠時間には個人差もある。ノンレム睡眠の睡眠時間はどのようにして決まるのだろうか。レム睡眠が終わり、またノンレム睡眠が始まるのは、どのようなメカニズムなのだろうか。

 このようなノンレム睡眠とレム睡眠、覚醒の睡眠サイクルの謎に、Sik3とNalcnという2つの遺伝子が関わっている。

睡眠時間と睡眠切り替えを制御

 Sik3は、「眠気」の細胞内シグナル伝達経路になっており、ノンレム睡眠の必要量を決定づけていることが分かった。そして、共同研究者によりSik3がショウジョウバエ、線虫でも、睡眠の制御に関連することが確認できている。脊椎動物にとどまらず幅広い動物種の睡眠において、同じSik3遺伝子が睡眠を制御していることが明らかになった。

 また、Nalcnは、レム睡眠が終わるメカニズム、ノンレム睡眠とレム睡眠のスイッチに関わっていることが明らかになった。この2つの遺伝子は、睡眠と覚醒の中心的な役割を果たす遺伝子のため、睡眠と覚醒のネットワーク解明へ一歩近づいたのだ。

「眠気」の正体

 今や、睡眠の問題は個人の問題ではなく経済損失をもたらす社会問題にもなっている。今回の発見は、将来的には睡眠障害や不眠症の解明や治療にもつながっていく可能性があるようだ。
 睡眠と覚醒を制御する分子ネットワークや細胞内シグナル伝達について、さらには「眠気」の正体についての謎が解明される日も、近いのかもしれない。

参考・引用

  • ※1:筑波大学 http://www.tsukuba.ac.jp/attention-research/p201611030300.html、
    http://www.tsukuba.ac.jp/wp-content/uploads/201611030300-1.pdf
  • ※2:厚生労働省 生活習慣病予防のための健康情報サイト e-ヘルスネット 眠りのメカニズム
    https://www.e-healthnet.mhlw.go.jp/information/heart/k-01-002.html

  • 参照
    Nature Forward-genetics analysis of sleep in randomly mutagenized mice(訳:ランダム変異マウスにおける睡眠のフォワード・ジェネティクス解析)
    http://www.nature.com/nature/journal/vaop/ncurrent/full/nature20142.html

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