| Project/Area Number |
15H02355
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Section | 一般 |
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| Research Field |
Nerve anatomy/Neuropathology
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| Research Institution | Keio University |
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Principal Investigator |
仲嶋 一範 慶應義塾大学, 医学部(信濃町), 教授 (90280734)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2019-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2018)
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| Budget Amount *help |
¥42,770,000 (Direct Cost: ¥32,900,000、Indirect Cost: ¥9,870,000)
Fiscal Year 2018: ¥7,930,000 (Direct Cost: ¥6,100,000、Indirect Cost: ¥1,830,000)
Fiscal Year 2017: ¥11,180,000 (Direct Cost: ¥8,600,000、Indirect Cost: ¥2,580,000)
Fiscal Year 2016: ¥11,180,000 (Direct Cost: ¥8,600,000、Indirect Cost: ¥2,580,000)
Fiscal Year 2015: ¥12,480,000 (Direct Cost: ¥9,600,000、Indirect Cost: ¥2,880,000)
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| Keywords | 神経科学 / 発生・分化 / 脳・神経 / 大脳皮質 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
inside-out様式でニューロンが配置されるためには、リーリンによるニューロンの凝集は後輩の移動ニューロンの通過を阻害しないことが重要と考えられる。阻害してしまうと、先輩の下に後輩が配置することになってしまうからである。そこで、凝集時には細胞体よりむしろ突起部分で強く凝集するのではと予想し、辺縁帯や、リーリン強制発現時に生じる異所性凝集塊の中心部分（先導突起部分）に局在する細胞接着関連分子を探索した。その結果、N-カドヘリンが濃縮して存在することを見出した。そこで、リーリン強制発現時にN-カドヘリンを阻害したところ、凝集塊形成は阻害されることを見出した。また、リーラーマウスの胎生期大脳皮質細胞を分散させてリーリンを添加する実験においても、N-カドヘリン阻害によってニューロンの凝集が阻害されることを確認した。すなわち、リーリンはN-カドヘリン依存的にニューロン同士を凝集させることがわかった。そこで次に、確かにN-カドヘリンに対する接着力がリーリンによって増強するかを定量的に直接検証するため、原子間力顕微鏡を用いて検討したところ、予想通り増強することがわかった。一方、回旋培養器を用いた別の再凝集培養実験においては、「リーリンがニューロン間の接着力を強める」機能だけでは説明がつかない結果が得られた。そこで、数理モデルを用いたシミュレーションによって検討した結果、ニューロン間の接着力増強は一過的にしか起こらず、強くなった後に弱くなる可能性が推測された。そこで原子間力顕微鏡を用いて調べたところ、確かにリーリンによる接着力増強は一時的な現象であることが明らかになった。また、子宮内胎仔脳電気穿孔法を用いて、マウス胎児の脳でN－カドヘリンを介したニューロン間の接着が強いまま弱まらないようにしたところ、脳の層構造形成が乱れることが明らかになった。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
当初の計画の通り、リーリンによるニューロン間の接着力増強を明らかにでき、その責任分子がN-カドヘリンであることを証明できた。
一方、回旋培養器を用いた再凝集培養実験で、それまでの結果と一見矛盾するようなパターンが得られて当惑したが、数理モデルを用いたシミュレーションで新しい仮説（リーリンによるニューロン間の接着力増強は持続的ではなく「一過的」であるという仮説）を得ることができ、それを原子間力顕微鏡で証明するという、想定を越えた成果が得られた。さらに、この接着力増強が一過的ではなく持続的に生じると層形成が乱れることまでin vivoで証明することができた。
以上より、当初の計画以上に進展したと考えられる
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| Strategy for Future Research Activity |
リーリンを添加することにより、ニューロンのN-カドヘリンを介した凝集が誘導される現象の詳細を明らかにする。まずは、リーリン添加により細胞膜表面に提示されたN-カドヘリン分子量が増加するかを調べる。具体的には、リーリン添加の前後や、受容体に結合できない点突然変異体リーリンを添加した後に膜表面の全タンパク質をビオチンによってラベルし、細胞からライセートを作成してN-カドヘリン抗体でウェスタン・ブロット解析することにより、リーリン刺激によって細胞膜表面のN-カドヘリン量に変化がみられるかを調べる。また、原子間力顕微鏡のカンチレバーに低濃度のN-カドヘリンを吸着させ、一細胞あたり100回など多数回アプローチして接着反応が見られる回数を定量的に調べるなどの方法により、リーリンによって細胞膜表面N-カドヘリン数に変化が生じるかなどを明らかにしたい。
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Report
(2 results)
Research Products
(97 results)
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[Journal Article] ApoER2 controls not only neuronal migration in the intermediate zone, but also termination of migration in the developing cerebral cortex.2018
Author(s)
Hirota, Y., Kubo, K., Fujino, T., Yamamoto,T., Nakajima, K.
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Journal Title
Cereb. Cortex
Volume: 28
Pages: 223-235
DOI
Related Report
Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
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[Journal Article] Association of impaired neuronal migration with cognitive deficits in extremely preterm infants.2017
Author(s)
Ken-ichiro Kubo, K. Deguchi, T. Nagai, Y. Ito, K. Yoshida, T. Endo, S. Benner, W.Shan, A. Kitazawa, M. Aramaki, K. Ishii, M. Shin, Y. Matsunaga, K. Hayashi, M. Kakeyama, C. Tohyama, K.F. Tanaka, K. Tanaka, S. Takashima, M. Nakayama, M. Itoh, Y. Hirata, B. Antalffy, D.D. Armstrong, K. Yamada, K. Inoue, Kazunori Nakajima
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Journal Title
Related Report
Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
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[Journal Article] DISC1 a key molecular lead in psychiatry and neurodevelopment: No-More Disrupted-in-Schizophrenia.2016
Author(s)
Minae Niwa, Tyler Cash-Padgett, Ken-Ichiro Kubo, Atsushi Saito, Kazuhiro Ishii, Akiko Sumitomo, Yu Taniguchi, Koko Ishizuka, Hanna Jaaro-Peled, Toshifumi Tomoda, Kazunori Nakajima, Akira Sawa, and Atsushi Kamiya
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Journal Title
Mol. Psychiatry
Volume: 21
Pages: 1488-1489
DOI
Related Report
Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
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[Journal Article] SUMOylation of DISC1: a potential role in neural progenitor proliferation in the developing cortex.2016
Author(s)
Stephanie Tankou, Kazuhiro Ishii, Christina Elliott, Krishna C. Yalla, Jon P. Day, Keiko Furukori, Ken-ichiro Kubo, Nicholas J. Brandon, Qiyi Tang, Gary Hayward, Kazunori Nakajima, Miles D. Houslay, Atsushi Kamiya, George Baillie, Koko Ishizuka, and Akira Sawa
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Journal Title
Mol. Neuropsychiatry
Volume: 2
Pages: 20-27
DOI
Related Report
Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
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[Journal Article] PDK1?Akt pathway regulates radial neuronal migration and microtubules in the developing mouse neocortex2016
Author(s)
Itoh, Y., Higuchi, M., Oishi, K.,Kishi, Y., Okazaki, T., Sakai, H., Miyata, T., Nakajima, K., Gotoh, Y.
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Journal Title
Proceedings of the National Academy of Sciences
Volume: 113(21)
Pages: 2955-64
DOI
Related Report
Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
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[Journal Article] Analysis of cardiomyocyte movement in the developing murine heart.2015
Author(s)
Hashimoto H, Yuasa S, Tabata H, Tohyama S, Seki T, Egashira T, Hayashiji N, Hattori F, Kusumoto D, Kunitomi A, Takei M, Kashimura S, Yozu G, Shimojima M, Motoda C, Muraoka N, Nakajima K, Sakaue-Sawano A, Miyawaki A, Fukuda K
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Journal Title
Biochem. Biophys. Res. Commun.
Volume: 464
Pages: 1000-1007
DOI
Related Report
Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
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[Journal Article] The COUP-TFII/Neuropilin-2 is a molecular switch steering diencephalon- derived GABAergic neurons in the developing mouse brain.2015
Author(s)
Shigeaki Kanatani, Takao Honda, Michihiko Aramaki, Kanehiro Hayashi, Ken-ichiro Kubo, Mami Ishida, Daisuke H. Tanaka, Takeshi Kawauchi, Katsutoshi Sekine, Sayaka Kusuzawa, Takahiko Kawasaki, Tatsumi Hirata, Hidenori Tabata, Per Uhlen and Kazunori Nakajima
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Journal Title
Proc Natl Acad Sci U S A.
Volume: 112(36)
DOI
Related Report
Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
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[Journal Article] Neuronal heterotopias affect the activities of distant brain areas and lead to behavioral deficits.2015
Author(s)
Kazuhiro Ishii, Ken-ichiro Kubo, Toshihiro Endo, Keitaro Yoshida, Seico Benner, Yukiko Ito, Hidenori Aizawa, Michihiko Aramaki, Akihiro Yamanaka, Kohichi Tanaka, Norio Takata, Kenji Tanaka, Masaru Mimura, Chiahru Tohyama, Masaki Kakeyama, and Kazunori Nakajima
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Journal Title
J. Neurosci.
Volume: 35
Pages: 12432-12445
DOI
Related Report
Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
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[Journal Article] Developmental origin of abnormal dendritic growth in the mouse brain induced by in utero disruption of arly hydrocarbon receptor signaling2015
Author(s)
Eiki Kimura, Ken-ichiro Kubo, Chieri Matsuyoshi, Seico Benner, Mayuko Hosokawa, Toshihiro Endo, Wenting Ling, Masanobu Kohda, Kazuhito Yokoyama, Kazunori Nakajima, Masaki Kakeyama, and Chiharu Tohyama.
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Journal Title
Neurotoxicology and Teratology
Volume: 52
Pages: 42-50
DOI
Related Report
Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
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[Presentation] Why does cognitive impairment frequently develop later in extremely preterm infants?2016
Author(s)
Ken-ichiro Kubo, Kimiko Deguchi, Taku Nagai, Wei Shan, Ayako Kitazawa, Michihiko Aramaki, Kazuhiro Ishii, Shin Minkyung, Sachio Takashima, Masahiro Nakayama, Masayuki Itoh, Barbara Antalffy, Dawna D. Armstrong, Kiyofumi Yamada, Ken Inoue, and Kazunori Nakajima
Organizer
Cell Symposia: Big Questions in Neuroscience
Place of Presentation
San Diego(U.S.A.)
Year and Date
2016-11-10
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[Presentation] Neuronal heterotopias affect the activities of distant brain areas and lead to behavioral deficits2015
Author(s)
Kazuhiro Ishii, Ken-ichiro Kubo, Toshihiro Endo, Keitaro Yoshida, Seico Benner, Yukiko Ito, Hidenori Aizawa, Michihiko Aramaki, Akihiro Yamanaka, Kohichi Tanaka, Norio Takata, Kenji F. Tanaka, Masaru Mimura, Chiharu Tohyama, Masaki Kakeyama, and Kazunori Nakajima
Organizer
Society for Neuroscience, Neuroscience 2015 meeting
Place of Presentation
Chicago(U.S.A.)
Year and Date
2015-10-17
Related Report
Int'l Joint Research
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[Presentation] Application of the in utero electroporation technique to the study of the pathological mechanism of focal heterotopias in the brain2015
Author(s)
Ken-ichiro Kubo, Kazuhiro Ishii, Toshihiro Endo, Keitaro Yoshida, Seico Benner, Yukiko Ito, Hidenori Aizawa, Michihiko Aramaki, Akihiro Yamanaka, Kohichi Tanaka, Norio Takata, Kenji F. Tanaka, Masaru Mimura, Chiharu Tohyama, Masaki Kakeyama, and Kazunori Nakajima
Organizer
Cell Symposia: Engineering the Brain -Technologies for Neurobiological Applications
Place of Presentation
Chicago(U.S.A.)
Year and Date
2015-10-15
Related Report
Int'l Joint Research
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[Presentation] Analyses of the pathological roles of the altered brain cytoarchitectures with ectopic neurons2015
Author(s)
Ken-ichiro Kubo, Kazuhiro Ishii, Toshihiro Endo, Keitaro Yoshida, Seico Benner, Yukiko Ito, Hidenori Aizawa, Michihiko Aramaki, Akihiro Yamanaka, Kohichi Tanaka, Norio Takata, Kenji F. Tanaka, Masaru Mimura, Chiharu Tohyama, Masaki Kakeyama, and Kazunori Nakajima
Organizer
第58回日本神経化学会大会
Place of Presentation
大宮ソニックシティ(埼玉県大宮市)
Year and Date
2015-09-11
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