立教大学

ゼブラフィッシュはもともと、発生学や遺伝学の分野で研究に使われてきたモデル生物だ。多産で世代交代期間が短いという遺伝学に適した特徴を持つこと、さらに体外で受精・発生し、その発生が早く、胚が透明で観察しやすいという発生学に適した特徴も備えているため、重宝されてきた。

「さらに近年、ゼブラフィッシュの脳神経系の基本構造が、ヒトを含めた哺乳類の脳神経系と類似していることが明らかにされ、記憶や睡眠、ストレスへの応答など複雑な脳機能について理解するためにゼブラフィッシュが用いられるようになってきています。」

体が透明なので、体内で特定の分子が光るように遺伝子を操作しておけば、その光を追うことで、脳の中や血管などで何が起きているかをつぶさに、しかもリアルタイムで見ることができる。

「たとえば、『いま、脳のどの部分が活性化しているか』を見るには、カルシウム・イメージング法という方法を使います」

ゼブラフィッシュの稚魚の脳を撮影すると、脳のあちこちで小さな光の粒がキラキラと瞬いては消えていくのが見える。

「光るのは神経細胞に刺激が入った場所。つまり、集中的に光ったところが脳が活性化した場所ということです」

この方法なら、健康な魚とうつ状態の魚で脳の働きにどのような違いが起きているかを見比べることができる。また、健康な魚にストレスを与えた時や、うつ状態の魚に人間の抗うつ剤を与えた時に脳神経の活動がどう変化するかを見れば、ストレスが脳神経系にどのような影響を与えるかがわかってくるはずだ。

これまでのさまざまな研究によって、人間のうつ状態も脳神経系の異常と強い関連があることが示唆されている。ゼブラフィッシュでその具体的なメカニズムがわかれば、その予防法や治療法の開発に貢献するだけでなく、心理学の研究者にとっても力強い助けになるだろう。

「ストレスにより体内のコルチゾールの濃度が高くなるという話をしましたが、ストレスがかかったとき、我々の体内では他にもいろいろなことが起きています。この研究では、コルチゾール以外の原因も探ろうとしています」

たとえば、ストレスは体内に炎症反応を起こし、それが脳神経系に悪影響を及ぼしているのではないかという仮説がある。となれば、炎症が起きた時に体内で分泌される物質をゼブラフィッシュに与える研究を行なうことでその仮説の検証ができるだろう。

「原因となっているものを突き止めるだけでなく、それが脳神経系にどのような形で影響を及ぼしているのかも解明したいと思っています。また、このプロジェクトでは、心理学部と連携・協力して研究を進めているため、コルチゾールや炎症関連分子に限らず、心理学部から原因として新たな可能性が呈示されたら、それについても検証したいですね」

もう一つ、テーマとしているのは、妊娠中の母親が受けたストレスと子どもの精神疾患との関係を解明すること。

妊娠中の母親が強いストレスを受けると、その子どもの精神疾患（自閉症スペクトラム障害やうつなど）の発症率が高くなる、という報告がなされ、胎内環境が精神疾患発症の要因の１つとして考えられるようになって来た。しかし、母親のストレスがどのようなメカニズムで子どもの脳神経系に影響を及ぼすのかはまだ明らかになっていない。哺乳類の胎児は母体の中で成長するため、脳が発達していく様子をリアルタイムで見ることが難しい、というのがこの研究を進める上で大きな問題の１つとなっている。

その点、卵で生まれ、当面は透明なまま成長していくゼブラフィッシュは格好のモデル生物となる。

「母体にストレスを与えたり、卵に原因因子となりそうなコルチゾールや炎症関連分子を注入したりして、脳神経系の発達への影響を見ていきたいと思っています」