1 세기 이상 생물 학자들은 수면을 공부하고 있습니다. 그리고 수십 년 동안 흥미로운 결과가 쌓여 있습니다. 수면 부족은 이제 치명적일 수 있습니다. 수면 압력 - 수면의 필요성은 더 오래 깨어날 수 있습니다. 인간과 다른 포유류에서 수면은 뇌 활동의 독서에서 매우 인식 할 수 있습니다. 초기에, EEG 판독의 삐걱 거리는 라인은 수면 스핀들이라는 꼬임을 형성하기 시작합니다.
그러나 이러한 모든 세심한 관찰에 대해, 의식에서 우리의 야간 출발 뒤에있는 분자 기계는 현대 생물학에서 가장 깊은 신비 중 하나입니다. 펜실베이니아 대학교 (University of Pennsylvania)의 연대기 학자 인 아미타 세갈 (Amita Sehgal)은“기계적인 차원에서 과일 파리를 사용하여 수면 연구를 개척 한“우리는 우리를 졸리 게하는 일을 모른다”고 말했다. 생물 학자들은 파리와 같은 수천 개의 실험실 유기체를 돌보고 수면 이상을 가진 사람들을 골라서 수면 장애가있는 사람들의 유전자를 연구했습니다. 아이디어는 우리가 어떤 유전자가 혼란스러워하는지, 즉 사람들이 책상에서 잠들게하는 것이 무엇인지, 또는 파리를 짝짓기에 너무 놀리는 것을 식별 할 수 있다면 - 우리는 왜 우리가 졸려서 분자 수준에서 수면이 무엇인지 이해하는 데 더 가까워 질 것입니다.
.이제 일본과 텍사스의 연구팀은 이전에 보지 못했던 규모로 마우스와 함께이 접근법을 취하는 거대한 실험의 첫 번째 결과를 공개했습니다. 몇 년 동안, 팀은 수천 마리의 마우스의 유전자를 변동시켜 뇌파 모니터에 연결하여 잠을자는 것을 지켜 보았습니다. 자연의 최근 논문에서 연구원들은 수면의 생물학적 기계에 관여하는 것으로 보이는 두 가지 유전자를 밝혀냈다. 첫 번째는 평소보다 훨씬 더 많은 수면이 필요한 마우스에서 발견되었습니다. 다른 하나는 꿈꾸는 데 더 적은 시간을 보내거나 수면을 취하는 마우스에서 나옵니다. 결과는 수면 연구원들이 추격 할 새로운 리드를 제안하고, 수면의 분자 토대를 해부하는 연구의 조수에 기여합니다.
.이 실험에 대한 아이디어는 2007 년 정도 이루어 졌다고 당시 텍사스 대학교 남서부 의료 센터에 있었던 생물학자인 마사시 야나기 사와 (Masashi Yanagisawa)는 말했다. 그는 약 10 년 전, 그와 그의 동료들이 흥미로운 신경 전달 물질을 찾기 위해 수면 분야에 걸려 넘어졌다. 이 상태의 고통 자들은 채팅과 웃음에서 몇 초 만에 자고있는 렘까지 갈 수 있습니다. 스탠포드의 단백질과 마약 개의 식민지가없는 마우스와 인간 연구는 곧 단백질의 역할을 확립했습니다. 오렉신이라고 불리는 것은 사람들이 깨어나는 데 도움이되지만, 경고와 진정제 뒤에있는 뉴런의 회로를 발견하는 연구자들이 알고 있듯이 전체 이야기와는 거리가 멀었습니다. Yanagisawa는 수면의 블랙 박스를 열어주는 데 점점 더 관심을 보였습니다.
생물 학자들은 최근 수면 유전자를 찾아 수천 개의 돌연변이 파리를 선별하기 시작했습니다. 깨어있을 때 끊임없이 움직이는 파리에서 연구원들은“수면”을 비 활동의 기간으로 정의합니다. 그러나 인간 수면을 연구하기위한 금 표준은 뇌파 또는 EEG이며, 관찰자들은 뇌 활동을 측정하여 수면 단계를 추적 할 수 있습니다. Yanagisawa는 마우스와 함께 시도하는 것이 흥미로울 것입니다. Yanagisawa는 파리보다 훨씬 비싸지 만 번식하는 데 훨씬 오래 걸리고 훨씬 더 많은 공간과 자원을 차지합니다. 임플란트를 장착하여 EEG를 허용 할 수 있습니다. 그리고 생쥐는 진화 적으로 인간에게 더 가깝습니다. 그는 UT Southwestern의 동료 인 Joseph Takahashi와 협의하여 거대한 마우스 연구를 전문으로했습니다.
그들은 매주 약물을 사용하여 30 ~ 40 마리의 마우스를 돌연변이, 임플란트 뇌-활동 모니터를 머리에 돌연변이 할 수 있으며, 그들이 얼마나 오래 잤는지, 수면 단계에서 얼마나 오래 보낸지를 확인했습니다. 이 연구는 인간 수면 연구의 데이터와 같은 데이터를 생성했습니다. 비정상이있는 마우스는 수면 뇌 활동에서 골라질 수 있었고, 게놈은 책임있는 유전자를 찾기 위해 선별되었습니다.
파일럿 단계는 단지 수백 마리의 동물로 시작되었습니다. Yanagisawa는“각 생쥐는 보물 일 수 있습니다. "당신은 어느 쪽을 찾아야합니다." 초기에 그들은 수면 이상이있는 하나의 마우스를 발견함으로써 격려를 받았습니다. 그리고 2009 년에 Yanagisawa는 일본 정부로부터 수면을 공부하기 위해 막대한 보조금을 받았습니다. 이 보조금은 너무 커서 일본 쓰쿠바 대학교에 시설을 설립하여 대규모로 상영을 계속할 수있었습니다. Yanagisawa는“이제 우리는 일주일에 최대 100 마리의 생쥐를합니다.
자연 논문은 처음 8,000 마리의 생쥐의 결과를보고합니다. 수년 동안 Sehgal과 다른 많은 수면 연구원들은 팀의 회의 진행 상황에 대한 업데이트를 듣고 있다고 말했습니다. 그러나 유전자의 정체성은 항상 밀접하게 유지되어왔다. Sehgal은 비공식 프레젠테이션 세션에서 Yanagisawa Lab의 연구원이 청중들에게“원하는 모든 것을 물어보세요!”라고 말한 회의를 회의를 회의를 전했다. 군중, 저녁까지 몇 잔의 음료를 마시면서“유전자는 무엇입니까?”
Sehgal은“그래서 나는 종이를 보게되어 기뻤습니다.”라고 Sehgal은 웃으며 말했다.
팀이 묘사 한 첫 번째 유전자는 SIK3이라는 단백질을 만듭니다. 돌연변이 된 sik3 를 갖는 마우스 유전자는 깨어있는 데 거의 시간을 보냅니다. 매일 다른 생쥐보다 잠을자는 데 30 % 이상 더 많은 시간을 보냈습니다. SIK3은 다른 단백질을 활성화시키기 위해 세포의 배터리 (ATP라고 불리는 에너지 저장 분자)를 사용하는 효소입니다. 연구원들이 돌연변이의 본질을 조사했을 때 SIK3의 온 오프 스위치를 제거한 것으로 나타났습니다. 그들은 돌연변이가 ON 모드에서 SIK3을 잼한다고 믿는다.
다른 유전자는 REM 수면에서 일반적인 시간보다 적은 시간보다 적은 시간을 소비 한 마우스에서 나 왔으며, 일반적으로 예측 가능한 기간 동안 지속되는 상태에서 무작위로 튀어 나옵니다. 이 경우 돌연변이는 NALCN이라는 단백질로 이루어졌으며, 이는 뉴런의 세포벽에서 채널로 작용한다. 단백질은 세포가 발사함에 따라 이온이 터질 수있게한다. 이 특정 마우스의 돌연변이는 동물을 너무 빨리 수면에서 벗어나는 뉴런 활동을 유발할 수 있습니다.
그러나 수면과 관련된 유전자를 식별한다고해서 희망하는만큼 빨리 답을 얻지 못합니다. 수면은 생존에 매우 중요하여 오늘날 살아있는 모든 수면 생물의 조상은 매일 죽음을 위험에 빠뜨 렸습니다. 즉, 실험에서 해부하기가 어려워지는 중복성이 발생할 수있는 방법이 많이있을 수 있습니다. 세굴은 세굴은 심각한 수면 이상으로 시작하는 돌연변이 파리 균주는 시간이 지남에 따라 점점 더 정상적으로 잠을 자도록 세대에 걸쳐 진화 할 것이라고 말했다. 수면의 견고성에 대한 증거를 제공하지만 연구원에게는 실망 스러울 수 있습니다. 그리고 지난 10 년 정도의 연구에서 수면과 관련된 대부분의 유전자는 많은 목적을 가지고있을 것입니다. 샌디에고 대학교의 수면 연구원 인 Divya Sitaraman은“ '수면 유전자'라는 것이 없습니다. "수면에도 영향을 미치는 매우 기본적인 기능을 가진 이러한 유전자가 있습니다."
이 새로운 논문은 훌륭한 예를 제공합니다. SIK3은 뇌에만 나타나지 않습니다. 수년에 걸쳐 연구원들은 그것이 몸 전체에 사용되고 있음을 발견했습니다. 하버드 의과 대학의 의사이자 수면 연구원 인 Tom Scammell은 유기체를 졸리 게 할 수있는 대사 문제와 관련이 있다고 말했다. 마우스의 의료 작업은 SIK3이 직접 수면에 영향을 미치거나 간이나 신장의 손상으로 인해 졸음이 있는지 여부를 결정하는 데 도움이 될 수 있다고 그는 말했다.
그럼에도 불구하고, 동물 모델의 작업이 이러한 수면 관련 유전자를 계속 휘두르면서 인간의 수면과 관련된 유전자의 수집이 한 단계 떨어져 있습니다. 일부 연구자들은 수천, 수천 명의 사람들이 수면에 소요되는 시간 또는 일찍 또는 늦게 일어나는 지에 따라 다양한 유전자 변이에 연결될 수 있는지 확인하기 위해 방대한 데이터 세트를 사용했습니다. 작년에 적어도 세 가지 연구가 발표되었습니다.
하버드 의과 대학, 매사추세츠 종합 병원의 유전 학자 인 리치 색스 나에나 (Richa Saxena)는이 연구 중 하나의 저자 인 브로드 연구소 (Broad Institute)의 유전 학자 인 리카 색소 나 (Richa Saxena)는 지금까지 수면과의 연관성이 많지 않았다고 말했다. 그것은 수면의 중복성이 머리를 다시 올릴 수 있습니다. 거의 수면과 밀접하게 연결되어 있지 않아 그들의 영향이 소음보다 높아질 수 있습니다. 그러나 그녀는 선별 연구 결과와 짝을 이루는 이러한 통계적 연관성이 깨어나고 잠을자는 메커니즘에 대한 지식을 도달 할 수 있기를 희망합니다. 예를 들어, NALCN 채널 단지에는 Saxena의 작업이 수면과 관련이있는 단백질이 포함되어 있습니다.
하버드 의과 대학의 과일 파리 수면 연구원 인 Dragana Rogulja는 이러한 연결을 찾는 것이 모든 차이가 될 것이라고 말했다. 그녀는 최근에 발견 한 수면 관련 단백질이 다른 실험실에서 확인 된 다른 수면 관련 단백질과 같은 세포에 나타났다는 것을 알게되어 기뻤습니다. 링크의 중요성은 명확하지 않지만 한 걸음 앞으로 나아갑니다. 그녀는“나는 그것에 대해 매우 행복했다.
"그러나 이것은 비교적 새로운 분야에서 정상입니다."라고 그녀는 말했습니다. 예, 수면 연구는 오래된 분야이며“그러나 그것은 꽤 설명 적이었습니다. 우리는 지금 당장 수면 연구에서 정말 흥미 진진한 시간이라고 생각합니다. 우리는 매우 설명적이고 시적 스타일에서 기계적인 스타일로 이동할 수 있기 때문입니다.”
.연구자들이 유전자 스크린과 인간 연구에 의해 발견되지 않은 각 단백질의 사생활에 대해 더 깊이 탐구함에 따라 이러한 변환은 계속 될 것입니다. Yanagisawa와 공동 작업자는 단백질 (SIK3 및 NALCN)을 특성화하는 두껍고 있으며, 그들이 활성화되는 곳과 상호 작용하는 것의 질문에 대해 노력하고 있습니다. 그룹은 계속 생쥐를 돌연변이하고 잠을자는 것을 지켜 본다. 그들은 곧 추가 발견을 게시 할 것으로 예상합니다. Yanagisawa는“지난 몇 년간이 경력에서 가장 재미있는 부분이었던 것 같습니다. "정말 흥미 롭습니다."
