DREADDsとは？

By Dr. Liji Thomas, MDReviewed by Dr. Surat P, Ph.D.

“Designer Receptors Activated Only by Designer Drugs” (DREADD) は化学生成タンパク質というクラスのタンパク質に属します。 DREADDsは、Gタンパク質共役型受容体が、天然のリガンドであるアセチルコリンではなく、合成リガンドに反応するようにするものです。 Gタンパク質は重要な細胞シグナル伝達分子であり、研究者はこのシグナル伝達を時間的、空間的に調節することによって、生体内の細胞機能を調査することができます。 DREADDsの最大の用途は、CNOが血液脳関門を容易に通過できることから、神経科学にある。

さまざまなDREADDsが、Gi、Gs、Gqなどの異なるGタンパク質受容体型に結合する。

これらのタンパク質は通常、神経経路、糖尿病、代謝障害、パーキンソン病、アルコール乱用、心的外傷後ストレス障害、うつ病の研究、薬物に反応するマウスや薬物中毒における行動の制御に使用されています。

• 低い構成的活性；
• 高いリガンド親和性；
• 合成リガンドに対する高い特異性

DREADDsはどのようにして作用しますか?

DREADDは、化学アクチュエーターとして作用する小分子と特異的に反応するように操作されたタンパク質ですが、以前はこれらのタンパク質によって認識されませんでした。

ウイルスベクターは、研究対象の細胞に、操作した（変異）Gタンパク質結合受容体（GPCR）タンパク質をコードしている遺伝子を挿入します。 様々なプロモーターが標的細胞の選択を助ける。 感染した細胞は2～3週間かけて、CNOを用いて活性化された人工受容体タンパク質を発現する。

DREADDの種類

hM3Dqは最も初期のDREADDの一つで、2つの点変異によってヒトのムスカリン受容体hM3から派生したものである。 CNOには非常に感受性が高いが、アセチルコリンには鈍感で、構成的な活性は低い。

hM4Di は広く使われている阻害型DREADDである。 他にもhM2D、κオピオイド受容体、Gs結合型DREADDs（GsD）、キメラ受容体（七面鳥とラットの受容体領域を含む）などがある

DREADDs vs optogenetics

DREADDs によりGPCRシグナルを光遺伝学より容易に制御することができるようになりました。 光ファイバーアレイを使用することなく、CNOの注入により、細胞のスイッチをオフにしたりオンにしたりすることができます。 ウイルスベクターを発現する細胞のみが影響を受け、研究成果が向上します。

DREADD反応が起こる速度がやや遅いことは欠点かもしれません。 しかし、この方法は、細胞自身のGPCRシグナル伝達経路を利用する。 これは、オプトジェネティクスとは対照的であり、人工的なチャネルを開くことで、細胞に光が照射されたときにイオンが流れ込むようにするものである。 次に、速度が遅いため、細胞のプロセスをより長い期間研究することができます。

CNOのクリアランスが速いことも、経路の時間制御や、必要に応じて同じ投与量の繰り返しが可能であるという利点があります。 もう一つの問題は、DREADDsを使用している間に受容体の脱感作やダウンレギュレーションが起こり、反応の強さが減少する可能性があることである。 脱感作の程度は、受容体予備軍に依存する。 GPCRシグナルは複数の下流エフェクター経路を活性化し、結果として神経活動を増強または抑制することがあります。

新しいDREADDは、酵母ベースのプラットフォームによる指向性分子進化を使って作成されています。 もう一つの方法は、構造がわかっているGPCRに対して小分子をドッキングさせる方法である（構造誘導ドッキング）。 GPCR遺伝子にまたがる化学アクチュエーターの正確な評価を可能にするためには、新しい化合物が中枢神経系に容易に浸透することが必要である。 また、軸索標的、樹状突起標的、脊椎特異的標的などのサブドメインにターゲットを絞り込むことも可能である。

しかしながら、DREADDsに対するCNOのin vivo作用機構に関する最近の研究では、クロザピンによって受容体が活性化することが報告されている。 CNOは体内で速やかにクロザピンに変換され、血液脳関門を容易に通過して脳内のDREADDsに結合することが可能である。 このため、クロザピンを閾値以下のレベルで注射することにより、DREADDsを介して媒介される明瞭な行動がもたらされる。

引用

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