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大脳新皮質は如何にして獲得されたのか:神経幹細胞の制御機構の比較解析

Research Project

Project/Area Number 16J09444
Research Category

Grant-in-Aid for JSPS Fellows

Allocation TypeSingle-year Grants
Section国内
Research Field Neurophysiology / General neuroscience
Research InstitutionKyoto Prefectural University of Medicine

Principal Investigator

山下 航  京都府立医科大学, 医学研究科, 特別研究員(DC2)

Project Period (FY) 2016-04-22 – 2018-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2017)
Budget Amount *help
¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,300,000)
Fiscal Year 2017: ¥600,000 (Direct Cost: ¥600,000)
Fiscal Year 2016: ¥700,000 (Direct Cost: ¥700,000)
Keywords発生 / 進化 / 脳 / 大脳皮質 / 哺乳類 / 鳥類 / 転写因子 / Pax6 / 大脳新皮質 / 神経幹細胞
Outline of Annual Research Achievements

本研究の目的は、哺乳類大脳新皮質と鳥類・爬虫類の新皮質相同領域とを比較解析することで、哺乳類大脳新皮質の進化過程を明らかにすることである。平成29年度は、鳥類・爬虫類型の大脳皮質の発生様式を解明することを目的に、神経幹細胞から神経細胞への分化過程における細胞系譜追跡解析を行った。さらに、Pax6遺伝子の機能解析を鳥類で行うために、CRISPR/Cas9システムを用いた遺伝子ノックアウトニワトリ胚を作製した。
哺乳類の大脳皮質発生過程において、Pax6遺伝子は、脳のパターニング、幹細胞・前駆細胞の分化制御、大脳皮質の6層構造形成など、さまざまな機能を担っていることが知られている。本研究から、鳥類・爬虫類の大脳皮質発生過程においても、Pax6遺伝子は、哺乳類と同様の脳パターニング機能を担うことが明らかとなった。一方で、幹細胞・前駆細胞の分化制御様式や、層構造形成に関わる遺伝子の制御様式が、哺乳類と鳥類・爬虫類では異なることが明らかとなった。Pax6下流遺伝子発現の網羅的解析およびゲノム中のエンハンサー領域の機能比較解析から、Pax6下流で制御される遺伝子セットは哺乳類と鳥類・爬虫類との間では高度に保存されているが、その下流遺伝子発現活性には生物種間で時空間的なズレが生じていることが判明した。
本研究の成果は、大脳皮質構造は哺乳類と鳥類・爬虫類とで構造的に著しい違いが認められるのに対し、大脳皮質発生を司るPax6下流遺伝子制御機構の多くは進化的に保存されていることを示した。また、遺伝子発現制御における時空間的なズレが、このような多様な形質を生じうることを示した点で、進化学、発生学的にも意義のある研究である。昨年度に得られたものと合わせて、本研究の成果は論文の形で報告した。

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。

Report

(2 results)
  • 2017 Annual Research Report
  • 2016 Annual Research Report
  • Research Products

    (10 results)

All 2018 2017 2016

All Journal Article (3 results) (of which Int'l Joint Research: 2 results,  Peer Reviewed: 3 results,  Open Access: 2 results,  Acknowledgement Compliant: 1 results) Presentation (6 results) (of which Int'l Joint Research: 2 results,  Invited: 1 results) Book (1 results)

  • [Journal Article] Conserved and divergent functions of Pax6 underlie species-specific neurogenic patterns in the developing amniote brain2018

    • Author(s)
      Yamashita Wataru、Takahashi Masanori、Kikkawa Takako、Gotoh Hitoshi、Osumi Noriko、Ono Katsuhiko、Nomura Tadashi
    • Journal Title

      Development

      Volume: 145 Issue: 8 Pages: 159764-159764

    • DOI

      10.1242/dev.159764

    • Related Report
      2017 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] 5. Species-Specific Mechanisms of Neuron Subtype Specification Reveal Evolutionary Plasticity of Amniote Brain Development.2018

    • Author(s)
      Nomura T, Yamashita W, Gotoh H, Ono K.
    • Journal Title

      Cell Rep

      Volume: 22 Issue: 12 Pages: 3142-3151

    • DOI

      10.1016/j.celrep.2018.02.086

    • Related Report
      2017 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] In vitro and Ex ovo Culture of Reptilian and Avian Neural Progenitor Cells2017

    • Author(s)
      Yamashita W, Shimizu T, Nomura T
    • Journal Title

      Methods in Molecular Biology

      Volume: 印刷中

    • Related Report
      2016 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
  • [Presentation] Conserved and divergent role of Pax6 in corticogenesis and brain evolution2017

    • Author(s)
      Yamashita W, Gotoh H, Ono K, Nomura T
    • Organizer
      The 10th Annual Meeting for Japanese Developmental Neuroscientists
    • Place of Presentation
      秋保リゾートホテルクレセント
    • Year and Date
      2017-03-10
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
  • [Presentation] Spatio-temporal modifications in Pax6-dependent neurogenic programs during amniote brain development and evolution2017

    • Author(s)
      Yamashita W
    • Organizer
      4th German-Japanese Retreat on Forebrain Development
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 羊膜類終脳形態の多様性を創出する神経幹細胞制御システムの解明2017

    • Author(s)
      Yamashita W
    • Organizer
      日本進化学会
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
  • [Presentation] 大脳新皮質の進化過程を幹細胞制御機構から探る2017

    • Author(s)
      Yamashita W
    • Organizer
      第10回Evo-devo青年の会
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] Changes in Pax6-dependent neurogenesis during amniote brain evolution2016

    • Author(s)
      Nomura T, Yamashita W
    • Organizer
      The 22nd International Congress of Zoology
    • Place of Presentation
      OIST
    • Year and Date
      2016-11-14
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Evolutionary diversifications of Pax6 functions in the developing amniote brains2016

    • Author(s)
      Yamashita W, Gotoh H, Ono K, Nomura T
    • Organizer
      The 39th Annual Meeting for Japanese Neuroscience Society
    • Place of Presentation
      パシフィコ横浜
    • Year and Date
      2016-07-20
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
  • [Book] Brain Evolution by Design -From Neural Origin to Cognitive Architecture2017

    • Author(s)
      Yamashita W, Nomura T
    • Total Pages
      438
    • Publisher
      Springer Japan
    • Related Report
      2016 Annual Research Report

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Published: 2016-05-17   Modified: 2024-03-26  

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