| Project/Area Number |
21K06190
|
|---|
| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
|
| Allocation Type | Multi-year Fund |
|---|
| Section | 一般 |
|---|
| Review Section |
Basic Section 44020:Developmental biology-related
|
|---|
| Research Institution | Kumamoto University |
|---|
Principal Investigator |
嶋村 健児 熊本大学, 発生医学研究所, 教授 (70301140)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2024-03-31
|
| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2022)
|
| Budget Amount *help |
¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000)
Fiscal Year 2023: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
Fiscal Year 2021: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
|
|---|
| Keywords | 脳発生 / 神経幹細胞 / 力学刺激 / 細胞増殖・分化 / 脳脊髄液 / 脳室内圧 / 細胞間張力 |
|---|
| Outline of Research at the Start |
脳発生において、神経幹細胞は自己増殖したのち、ニューロンやグリアを産生する。このプロセスについて、エピゲノム制御など神経幹細胞の内的要因に関する研究が進んでいるが、外的要因に関する研究は少なく、メカニズムの全容解明には至っていない。本研究では、神経幹細胞にかかる力学的作用として、脳脊髄液の液圧とそれに起因する細胞間の張力に注目し、神経幹細胞の増殖・分化に対する影響、脳発生に伴う脳室内圧、および張力の変化を明らかにする。力学変化によって神経幹細胞が増殖から分化モードへ移行し、脳室内圧の経時的変化が神経分化のタイマーとして寄与するという仮説を検証し、当該分野に全く新しい概念を創出する。
|
| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は、脳のサイズ決定の重要な要因となる神幹細胞の増殖期から分化期のへの移行メカニズムの解明を目指し、発生期の脳室内圧に起因する力学的要因が、神経幹細胞における増殖の時間的制御に果たす役割とその機序を明らかにすることを目的としている。昨年度の計画であった本研究の核心となる作業仮設の基盤となる脳室内圧の実測について、本学自然科学研究科の中島雄太准教授との共同研究によって開発中のマイクロ流路を用いた微小圧力測定方法、および計測デバイスの改良を進めた。本年度は、理化学研究所生命機能科学研究センターの森下喜弘、加藤壮一郎両氏の協力をえて、WPI社の900A Micropressure Systemを用いて比較検討を行った。その結果、これまでに得た測定値と一定の整合性が得られたものの、測定手法と改良すべき問題点が発覚したため、この機器の導入は見合わせることとした。一方、従来の計測法にも新たに問題点が発覚し、最終的に市販の電子式圧力センサーを利用した新たな計測法を開発すべきとの結論に至った。現在機器の設計開発とリファインを行っているところである。
これに並行して、発生に伴う脳室内圧と神経幹細胞の細胞間張力の変化の相関を押さえるため、一般的に知られる細胞の張力応答を免疫染色等によって解析した。しかしながら、必ずしも単純明快な相関は認められず、細胞の張力応答と張力感受性とを分けて考える必要性、あるいは張力応答の検出方法を再検討する必要性が示唆された。
神経幹細胞の力学応答の分子基盤の解明にむけて、昨年度に準備した力学刺激を与えた培養組織サンプルに加え、生体で脳室内圧を変化する処置を行ったサンプルを収集し、トランスクリプトーム解析の準備を完了した。
|
| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
胚の脳室という微小空間の微小圧力の測定は、想像以上に難航し、当初のマイクロ流路を用いた測定方法ではやや難があることが計測を重ねるごとに明らかになってきため、最終的に根本的に異なる方法論によって問題の解決を試みている。当初の研究計画では、神経幹細胞の 殖期から分化期への移行をカバーするE10からE15の各ステージでの脳室内圧の変化が明らかになっている予定であったが、上記の技術的な問題により新規計測法の確立を急いでいる状況である。一方、神 幹細胞間の張力と 殖制御に関する実 については、E10.5のマウス胚の大脳より神経上皮のシートを切り出して、張力、および圧縮応力を付加して培養したサンプル、加えて生体内で脳室内圧を操作して摘出したサンプルを収集した。これらの検体を用いてRNA-seq解析を行う。神経上皮の細胞間張力の直接操作についても検討を重ねている。
|
| Strategy for Future Research Activity |
電子式の圧力センサーを用いた新たな脳室内圧の測定方法を早急に確立し、発生の各ステージで計測を行い、脳室内圧の変化と神経幹細胞の張力と張力感受性、さらには増殖-分化期の移行との相関を見極める。また、この装置は設置、操作が飛躍的に簡便となることから、カニクイザル胚、マーモセット胚、モルモット胚などでも計測を行い、種間の脳室内圧の比較を行う。
力学的要因による増殖制御についても、計画どおりRNA-seq解析の結果を踏まえてin vivo機能実験を行い、脳室内圧に起因する力学刺激から神経幹細胞の増殖制御に至る分子メカニズムについて、特により上流のカスケードに焦点をあてて解明を行う。
|
Report
(2 results)
Research Products
(10 results)
