多様な神経細胞の生み分けに関与する転写因子カスケードの解明

• Project/Area Number: 11J06520
• Research Category: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 国内
• Research Field: Neuroscience in general
• Research Institution: Waseda University
• Principal Investigator: 瀬戸 裕介 早稲田大学, 理工学研究科, 特別研究員DC1
• Project Period (FY): 2011 – 2013
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2013)
• Budget Amount: ¥1,900,000 (Direct Cost: ¥1,900,000); Fiscal Year 2013: ¥600,000 (Direct Cost: ¥600,000); Fiscal Year 2012: ¥600,000 (Direct Cost: ¥600,000); Fiscal Year 2011: ¥700,000 (Direct Cost: ¥700,000)
• Keywords: 小脳 / 神経幹細胞 / 転写因子 / 運命決定 / プルキンエ細胞 / マウス / 神経発生

Research Abstract

本年度はDNAのアナログであるBrdUを利用し、bHLH型転写因子Olig2とホメオドメイン型転写因子Gsh1に関する遺伝子改変マウスの小脳における神経幹細胞の状態を解析した。これまでは、Olig2やGsh1そのものを神経幹細胞の状態を調べるための指標として用いていたため、これらの遺伝子に関する遺伝子改変マウスでは神経幹細胞の状態を解析することが困難であった。しかしながら、神経幹細胞のBrdU取り込み能と各種抑制性神経細胞の文化の初期段階で発現するマーカー遺伝子を利用することでこの問題を解決した。その結果、Olig2やGsh1に関する遺伝子改変マウスでは発生の各時期におけるプルキンエ細胞と抑制性インターニューロンの産生比率が異常になることが明らかとなった。また、これらのマウスの小脳には構造的な異常が見られていることから、神経細胞全体の総産生数ではなく、各種の神経細胞間の産生比率の異常によって脳の構造異常が起きうるということを本研究では示すことが出来た。
また、本年度は、胎生期小脳におけるOlig2の発現様式をこれまでより詳細に解析した。その結果、胎生期小脳においてOlig2はプルキンエ細胞の前駆細胞が神経幹細胞の状態にある時だけでなく、ややプルキンエ細胞へと分化しつつある段階でも発現していることが明らかとなった。この結果は、Olig2がプルキンエ細胞の分化の過程でも何らかの重要な機能を果たしていることを意味している。
本年度は、以上の結果をまとめ、2報の論文を国際的な学術雑誌に報告することが出来た。

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

本研究ではこれまでにOlig2とGsh1という転写因子に注目し、小脳の神経細胞の多様性を生み出す細胞生物学的な仕組みを明らかにすることが出来ている。しかしながら、まだこれらの遺伝子の分子生物学的な作用機序については研究の余地を残している。

Strategy for Future Research Activity

今後はOlig2およびGsh1の下流遺伝子群とその機能を明らかにする必要がある。そのためには、各種遺伝子改変マウスの小脳をサンプルとしたマイクロアレイ解析などを行う必要がある。

Research Products

• [Journal Article] Characterization of Olig2 expression during cerebellar development. (2014)
  • Author(s): Seto Y, Ishiwata S, Hoshino M.
  • Journal Title: Gene Expression Patterns Volume: 15(1) Issue: 1 Pages: 1-7
  • DOI: 10.1016/j.gep.2014.02.001
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Temporal identity transition from Purkinje cell progenitors to GABAergic interneuron progenitors in the cerebellum. (2014)
  • Author(s): Seto Y, Nakatani T, Masuyama N, Taya S, Kumai M, Minaki Y, Hamaguchi A, Inoue YU, Inoue T, Miyashita S, Fujiyama T, Yamada M, Chapman H, Campbell K, Magnuson MA, Wright CV, Kawaguchi Y, Ikenaka K, Takebayashi H, Ishiwata S, Ono Y, Hoshino M.
  • Journal Title: Nature Communications Volume: 5 Issue: 1 Pages: 3337-3337
  • DOI: 10.1038/ncomms4337
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] 若手神経発生研究者の育つ場所 第5回神経発生討論会 (2012)
  • Author(s): 瀬戸 裕介
  • Journal Title: 実験医学 Volume: Vol30, N0.11 Pages: 1828-1830
• [Presentation] Temporal identity transition of GABAergic neuron progenitors in the cerebellum (2013)
  • Author(s): 瀬戸裕介、中谷智哉、増山典久、田谷真一郎、熊井実、皆木康子、浜口晶子、井上由紀子、井上高良、藤山知之、山田真弓、Mark A. Magunuson、川口義弥、池中一裕、竹林浩秀、石渡信一、尾野雄一、星野幹雄
  • Organizer: 第36回日本分子生物学会年会
  • Place of Presentation: 神戸ポートアイランド(兵庫県神戸市)
• [Presentation] Temporal identity transition of cerebellar GABAergic neuron progenitors (2013)
  • Author(s): 瀬戸 裕介
  • Organizer: 第6回神経発生討論会
  • Place of Presentation: 理化学研究所(和光)
• [Presentation] 小脳抑制性神経細胞の多様性を生み出す分子機構 (2013)
  • Author(s): 瀬戸 裕介
  • Organizer: 第34回国立精神・神経医療研究センター神経研究所研究発表会
  • Place of Presentation: 国立精神・神経医療研究センター
• [Presentation] マウス小脳神経間細胞の時間形質の制御機構 (2012)
  • Author(s): 瀬戸裕介、中谷智哉、増山典久、皆木康子、熊井実、濱口晶子、マーク・マグヌソン、川口義弥、池中一裕、竹林浩秀、石渡信一、尾野雄一、星野幹雄
  • Organizer: 第33回国立精神・神経医療研究センター神経研究所研究発表会
  • Place of Presentation: 国立精神・神経医療研究センター
  • Year and Date: 2012-03-23
• [Presentation] Temporal identity transition of GABAergic neural precursors in embryonic cerebellum (2012)
  • Author(s): 瀬戸 裕介
  • Organizer: 第35回日本神経科学大会
  • Place of Presentation: 名古屋国際会議場
• [Presentation] Transcriptional regulation of the diversity of cerebellar GABAergic neurons (2012)
  • Author(s): Yusuke Seto
  • Organizer: Neuroscience 2012, Society for Neuroscience's 42nd annual meeting
  • Place of Presentation: America, New Orleans
• [Presentation] Olig2 and Gsh1 regulate cell fate decisions in embryonic cerebellum (2011)
  • Author(s): 瀬戸裕介、中谷智哉、増山典久、皆木康子、熊井実、濱口晶子、マーク・マグヌソン、川口義弥、池中一裕、竹林浩秀、石渡信一、尾野雄一、星野幹雄
  • Organizer: 第34回に本分子生物学会年会
  • Place of Presentation: パシフィコ横浜
  • Year and Date: 2011-12-13
• [Presentation] Gsh1 and Olig2 regulate cell fate decisions in embryonic cerebellum (2011)
  • Author(s): 瀬戸裕介、中谷智哉、増山典久、皆木康子、熊井実、濱口晶子、川口義弥、池中一裕、竹林浩秀、石渡信一、尾野雄一、星野幹雄
  • Organizer: 第4回国際小脳学会
  • Place of Presentation: 東京都東京大学山上会館
  • Year and Date: 2011-09-18
• [Presentation] 小脳抑制性神経細胞前駆細胞の時間形質の制御機構の解明 (2011)
  • Author(s): 瀬戸裕介、中谷智哉、増山典久、皆木康子、熊井実、濱口晶子、マーク・マグヌソン、川口義弥、池中一裕、竹林浩秀、石渡信一、尾野雄一、星野幹雄
  • Organizer: 第5回神経発生討論会
  • Place of Presentation: 福井県民ホール
  • Year and Date: 2011-03-17
• [Presentation] Gsh1 and Olig2 regulate cell fate decisions in embryonic cerebellum (2011)
  • Author(s): 瀬戸裕介、中谷智哉、増山典久、皆木康子、熊井実、濱口晶子、川口義弥、池中一裕、竹林浩秀、石渡信一、尾野雄一、星野幹雄
  • Organizer: 2011年度包括脳ネットワーク夏のワークショップ
  • Place of Presentation: 兵庫県神戸国際会議場
• [Book] Handbook of the Cerebellum and Cerebellar Disorders (2013)
  • Author(s): Mikio Hoshino, Yusuke Seto, Mayumi Yamada
  • Total Pages: 2458
  • Publisher: Springer