神経幹細胞の神経伝達物質表現型獲得の分子メカニズム

• Project/Area Number: 15700262
• Research Category: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Research Field: Neuroscience in general
• Research Institution: Gifu Pharmaceutical University
• Principal Investigator: 福光 秀文 岐阜薬科大学, 薬学部, 助手 (00308280)
• Project Period (FY): 2003 – 2004
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2004)
• Budget Amount: ¥3,400,000 (Direct Cost: ¥3,400,000); Fiscal Year 2004: ¥1,700,000 (Direct Cost: ¥1,700,000); Fiscal Year 2003: ¥1,700,000 (Direct Cost: ¥1,700,000)
• Keywords: 大脳皮質 / 神経幹細胞 / 獲得性質 / 神経伝達物質表現型 / ニューロトロフィン / 層形成 / 神経伝達物質 / 神経発生 / 細胞移植

Research Abstract

当研究室では、培養下にて増殖中の大脳皮質神経幹細胞にニューロトロフィンを作用させると神経細胞の獲得する性質を変化させることを見出している(使用する神経伝達物質を決める酵素の発現を変化させる)。この分子機構を明らかにするためには、ニューロトロフィンの作用時期や性質変化のタイミングを知ることが重要である。そこで、細胞挙動の詳細が解明されつつある大脳皮質の形成過程にある神経幹細胞に対するニューロトロフィンの影響を検討した。大脳皮質第IV層を生み出す神経幹細胞の最終分裂以前にBDNFを作用させると細胞の定着位置が第IV層から第V-VI層へと変化した。また、これらの神経細胞は、本来獲得するはずの第V層の神経細胞に特有の遺伝子発現を消失する代わりにそれぞれの定着層すなわち、第Vおよび第VI層の神経細胞に特異的に発現する遺伝子を発現していた。このことは、BDNFにて神経幹細胞を処理すると神経細胞の獲得性質を変化させることがin vivoでも可能であることを示している。また、第II-III層の神経細胞を生み出す神経幹細胞に同様の処理を施したところ、獲得性質を変化させることができないことがわかった。このことから、BDNFのこの作用は作用を受ける側の神経幹細胞の状態に依存し、全ての細胞をある特定の細胞へと誘導するのではないことが明らかとなった。さらに、この獲得性質の変化の誘導時期を調べたところ、神経細胞になる直前の細胞周期の時期にあることが明らかとなった。
同様の効果を内因性のBDNFが有するかどうかをたしかめたところ、第IV層の神経前駆細胞は最終的に第II-III層の神経細胞を生じさせることが明らかとなった。すなわち、内因性のBDNFの量を厳密に制御することによって、発生する神経細胞の性質および数が統制されていることを示した。