医学のあゆみ297巻3号 光遺伝学の基礎と臨床の最前線

はじめに

カエルの網膜より視物質ロドプシンが発見されてから約150 年，高度好塩菌から初の微生物型ロドプシンが発見されてから55 年．動物がいかにして光を受け取り，世界を見ているのかという素朴で根源的な問いに端を発したロドプシン研究は，いまや視覚研究にとどまることなく，生理学，生物物理学，生態学，微生物学，神経科学など，数多の分野を横断する巨大な学問領域へと発展している．

とりわけ，ロドプシンを用いて細胞活動や生命現象を光で自在に操るバイオテクノロジー“光遺伝学（オプトジェネティクス）”の登場は，神経科学の風景を一変させた．光遺伝学という言葉が生まれた2006 年から20 年が経過した現在，光遺伝学に用いられるロドプシンの性能は飛躍的に向上し，その応用は神経科学の枠組みを越えて広がり続けている．さらにはヒト疾患に対する遺伝子治療の可能性をも切り拓きつつあり，基礎から臨床へと至る連続した地平が，いま確かに見え始めている．

こうした時代の潮流をふまえ，本特集では光遺伝学技術を磨き上げる，あるいは最前線で駆使し続ける研究者たちを迎え，光遺伝学の基礎と臨床の現在地を描き出すことを試みた．第1 稿，第2 稿では井上ら，但馬らが，微生物型ロドプシンのなかでも光遺伝学ツールとして最も広く用いられてきたイオン輸送型ロドプシンに光を当て，その特性の分子基盤を紐解くとともに，構造情報や機械学習を活用した機能改変の最前線を紹介する．第3稿では角田らが，比較的近年に発見された酵素型ロドプシンを取り上げ，第4 稿では小柳らが，動物型ロドプシンを基盤とする光遺伝学ツール開発の展開を論じる．いずれも基礎研究と開発研究の交差点に立つ試みである．

一方，第5 稿から第8 稿では，応用研究の広がりを見渡す．第5 稿では須藤が，イオン輸送型ロドプシンによる細胞内pH 制御を通じたアポトーシス誘導という新たな応用を示し，第6 稿，第7 稿では田尾ら，佐々木が，それぞれマウスおよびマカクザルを用いた光遺伝学研究のひとつの到達点を描く．そして第8 稿では中田が，臨床応用のなかでも最も進展が著しい視覚再生研究に焦点を当て，その現状と未来への展望を提示する．

本特集を通して，読者は光遺伝学研究の最前線に広がる風景を体感することができるであろう．同時に，第一線の研究者にとっても，本特集が知の現在地を見つめ直し，その輪郭をより鮮明にする契機となるならば，編者としてこれに勝る喜びはない．

加藤英明
東京大学先端科学技術研究センター