哺乳類の出生が大脳形成過程に果たす生理的機能およびその破綻の解析

• Project/Area Number: 12J02753
• Research Category: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 国内
• Research Field: Neuroscience in general
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 戸田 智久 東京大学, 医学部附属病院, 特別研究員(PD)
• Project Period (FY): 2012-04-01 – 2015-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2014)
• Budget Amount: ¥3,630,000 (Direct Cost: ¥3,300,000、Indirect Cost: ¥330,000); Fiscal Year 2014: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000); Fiscal Year 2013: ¥1,100,000 (Direct Cost: ¥1,100,000); Fiscal Year 2012: ¥1,100,000 (Direct Cost: ¥1,100,000)
• Keywords: 出生 / Sox11 / 神経細胞成熟 / SOX11 / 体性感覚

Outline of Annual Research Achievements

「出生」は哺乳類の一生で最も劇的な環境変化を伴うが、出生の脳神経系形成過程における生理的重要性は不明な点が多い。出生により発現制御される遺伝子スクリーニングを行ったところ、大脳皮質神経細胞における転写因子Sox11の発現量が出生を契機として減少することを見出していた。そこで本研究課題では、出生→Sox11発現低下→神経細胞成熟というカスケードがあるとの仮説を立て検討した。
１、形態的解析　子宮内電気穿孔法を用いた大脳皮質神経細胞へのSox11過剰発現により大脳皮質神経細胞の形態的成熟、即ち樹状突起・軸索の成熟が抑制されることを見出した。さらにshRNA用いたSox11発現抑制の解析から、樹状突起・軸索の進展が著しく促進された。これらの結果は、出生後のSox11発現低下が大脳皮質神経細胞の成熟に必要であることを示唆している。

２、分子的解析　神経細胞成熟・未成熟マーカーを用いてSox11-K0マウスの神経細胞成熟を検討した結果、Sox11-KOマウスでは野生型マウスと比較して、成熟マーカーであるNeuNの発現上昇が促進され、一方で未成熟マーカーのDCXの発現が低下していた。また、Sox11強制発現神経細胞では、成熟マーカーであるNeuNの発現増加が抑制され、一方で未成熟マーカーのTuj1, DCXの発現が維持されていた。
これらの結果を総合して、生後のSox11発現低下が大脳皮質神経細胞の成熟に必要であることを示唆している。

Research Progress Status

26年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

26年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] The development of suckling behavior of neonatal mice is regulated by birth. (2014)
  • Author(s): Toda T. and Kawasaki H.
  • Journal Title: Molecular Brain Volume: 7 Issue: 1 Pages: 8-8
  • DOI: 10.1186/1756-6606-7-8
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Birth regulates the initiation of sensory map formation through serotonin signaling. (2013)
  • Author(s): Toda T., Homma D., Tokuoka H., Hayakawa I., Sugimoto Y., Ichinose H. and Kawasaki H
  • Journal Title: Developmental Cell Volume: 27 Issue: 1 Pages: 32-46
  • DOI: 10.1016/j.devcel.2013.09.002
  • Peer Reviewed
• [Presentation] The role of Sox11 in neuronal maturation in the mouse cerebral cortex (2014)
  • Author(s): Y.Hoshiba, T.Toda, M. Wegner, S. Yanagi, H.Tanaka, H. Kawasaki
  • Organizer: Neuroscience 2014 SfN’s 44th annual meeting
  • Place of Presentation: Washington, DC, USA
  • Year and Date: 2014-11-15 – 2014-11-19
• [Presentation] Birth regulates the initiation of sensory map formation through serotonin signaling (2013)
  • Author(s): 戸田智久、本間大吾、徳岡宏文、早川格、ー瀬宏、河崎洋志
  • Organizer: 2013年度 包括脳ネットワーク夏のワークショップ
  • Place of Presentation: 名古屋国際会議場(愛知県)
  • Year and Date: 2013-08-31
• [Presentation] 出生による感覚系神経回路形成の開始制御 (2013)
  • Author(s): 戸田智久、本間大吾、徳岡宏文、一瀬宏、河崎洋志
  • Organizer: 第31回日本生化学会北陸支部大会
  • Place of Presentation: 金沢大学(石川県)
  • Year and Date: 2013-05-25
• [Presentation] The regulation of the initiation of sensory map formation in the mouse barrel cortex (2012)
  • Author(s): 戸田智久、本間大吾、徳岡宏文、一瀬宏、河崎洋志
  • Organizer: 遺伝研研究会"Circuit construction the mammalian cerebral cortex"
  • Place of Presentation: 国立遺伝学研究所(静岡県)
  • Year and Date: 2012-12-15
• [Presentation] The regulation of the initiation of sensory map formation in the mouse barrel cortex (2012)
  • Author(s): Toda T., Homma D., Tokuoka H., Hayakawa I., Sugimoto Y, Ichinose H., Kawasaki H.
  • Organizer: the 42nd annual meeting of the Society for Neuroscience
  • Place of Presentation: 米国(New Orleans)
  • Year and Date: 2012-10-13
• [Presentation] The physiological role of serotonin in sensory map formation in the barrel cortex (2012)
  • Author(s): 戸田智久、本間大吾、徳岡宏文、一瀬宏、河崎洋志
  • Organizer: 第35回 日本神経科学大会
  • Place of Presentation: 名古屋国際会議場(愛知県)
  • Year and Date: 2012-09-20