大脳皮質の細胞構築獲得における入力線維を中心とした外的要因の役割の解明

• Project/Area Number: 14J00332
• Research Category: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 国内
• Research Field: Nerve anatomy/Neuropathology
• Research Institution: Kumamoto University
• Principal Investigator: 佐藤 晴香 熊本大学, 発生医学研究所, 特別研究員(PD)
• Project Period (FY): 2014-04-25 – 2018-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2017)
• Budget Amount: ¥4,420,000 (Direct Cost: ¥3,400,000、Indirect Cost: ¥1,020,000); Fiscal Year 2016: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000); Fiscal Year 2015: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000); Fiscal Year 2014: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000)
• Keywords: 大脳皮質 / 領野 / 脳回・脳溝 / 外的因子 / 脳回 / 外的要因 / 細胞構築 / 視床軸索

Outline of Annual Research Achievements

本研究では哺乳類大脳皮質において領野ごとに層構造が特異化するメカニズム、および霊長類などの大脳皮質においてシワと呼ばれる脳回・脳溝構造が形成されるメカニズムを明らかにするために、研究が盛んに行われてきた神経前駆細胞などの内的要因に加えて入力線維などの外的要因が重要な役割を果たす可能性を検討している。本年度はこれまでに得られた知見を踏まえて以下の研究を行った。
１．昨年度までに、視床入力線維を欠損したマウスでは標的領野の４層でニーロン数が減少するが、それが入力線維の末端に発現する分泌タンパク質の強制発現により回復することを見出した。本年度はこれらの遺伝子ノックアウトによる機能喪失実験を行ったところ、欠損マウスの感覚野では、線維欠損マウスと同様に、４層ニューロン数が減少していることがわかった。これより、視床入力線維によって制御される感覚野の第４層の発達は、視床入力線維の末端に発現する分子を介して行われることがより強く示唆された。
２．昨年度までに、外的因子が脳回に局在化する分子基盤を明らかにするためにシンプルな２本の脳溝を持つモルモットを用いて脳回と脳溝の発現プロファイルを解析した。本年度は発現差を示した候補遺伝子のうち細胞外タンパク質をコードするものについてin situ hybridizationを行い脳内での発現パターンを調べた。その結果、脳回に特異的な発現を示す遺伝子が複数個同定された。
以上より、領野形成における外的因子の役割とその分子実体を明らかにし、また脳回形成における外的因子の局在化とその分子基盤解明につながる知見を得た。

Research Progress Status

29年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

29年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] Developing guinea pig brain as a model for cortical folding (2017)
  • Author(s): Hatakeyama Jun、Sato Haruka、Shimamura Kenji
  • Journal Title: Development, Growth & Differentiation Volume: 59 Issue: 4 Pages: 286-301
  • DOI: 10.1111/dgd.12371
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Nucleocytoplasmic Shuttling of Histone Deacetylase 9 Controls Activity-Dependent Thalamocortical Axon Branching (2017)
  • Author(s): Ricardo Alchini, Haruka Sato, Naoyuki Matsumoto, Tomomi Shimogori, Noriyuki Sugo, Nobuhiko Yamamoto
  • Journal Title: Scientific Reports Volume: 7 Issue: 1 Pages: 6024-6024
  • DOI: 10.1038/s41598-017-06243-7
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Developing guinea pig brain as a model for cortical folding (2017)
  • Author(s): Jun Hatakeyama, Haruka Sato, Kenji Shimamura
  • Journal Title: Development Growth and Differentiation Volume: 印刷中
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
• [Presentation] Area-specific laminar organization is regulated by thalamocortical axons through axon-derived NRN1 and VGF in developing neocortex (2018)
  • Author(s): Haruka Sato, Jun Hatakeyama, Takuji Iwasato, Nobuhiko Yamamoto, Kenji Shimamura
  • Organizer: ISDN 2018: 22nd Biennial Meeting of the International Society of Developmental Neuroscience
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] The role of thalamic afferents in the formation of area-specific laminar configuration in the developing neocortex (2017)
  • Author(s): Haruka Sato, Jun Hatakeyama, Takuji Iwasato, Nobuhiko Yamamoto, Kenji Shimamura
  • Organizer: 第40回日本神経科学大会
• [Remarks] 熊本大学発生医学研究所脳発生分野
  • URL: http://www.imeg.kumamoto-u.ac.jp/bunya_top/brain_morphogenesis/
• [Remarks] 熊本大学発生医学研究所ニュープレス
  • URL: http://www.imeg.kumamoto-u.ac.jp/np95/