神経幹細胞の分裂パターンと細胞形態変化の統合的理解
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21K06207
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 44020:Developmental biology-related
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| Research Institution | Institute of Physical and Chemical Research |
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Principal Investigator |
藤田 生水 国立研究開発法人理化学研究所, 生命機能科学研究センター, 研究員 (80615138)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2022)
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| Budget Amount *help |
¥4,290,000 (Direct Cost: ¥3,300,000、Indirect Cost: ¥990,000)
Fiscal Year 2023: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
Fiscal Year 2021: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
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| Keywords | 神経幹細胞 / Radial glia / 大脳新皮質 / 神経発生 / OSVZ / 接着結合 / 放射状グリア / 脳発生 / 細胞分裂 / 細胞系譜 |
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| Outline of Research at the Start |
哺乳類の大脳皮質発生において，神経幹細胞が発生時期に応じて上皮構造の再生能を変化させることで組織の基本構造たる幹細胞の配置を転換させる現象に注目し，その背後にある細胞の集団的振舞いと細胞形態変化の統合的理解を目指す。そのために，生組織イメージング等によって得られる幹細胞/前駆細胞の分裂，形態変化と移動，分化に関する定量値をもとに，細胞集団の動的な変化を再現する数理モデルを構築する。それらと生体モデルとの比較・検証実験を通して，細胞分裂パターンと細胞形態変化が共役的に大脳皮質構造の秩序を構築する過程を明らかにする。
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では，哺乳類の大脳皮質発生において，細胞の集団的振舞いと細胞形態変化を統合的に理解することを目的とする。神経幹細胞が発生時期に応じて上皮構造の再生能を変化させることで組織の基本構造たる幹細胞の配置を転換させる現象に注目する。そのために，生組織イメージングや免疫組織化学実験等によって得られる幹細胞・前駆細胞の分裂，形態変化と移動，分化に関する定量値をもとに，細胞集団の動的な変化を再現する数理モデルを構築し，生体モデルとの比較・検証実験を行うことにより，細胞分裂パターンと細胞形態変化が共役的に大脳皮質を構築する過程を明らかにすることを目指す。これまで，頂端面における細胞間接着のダイナミクスの定量化を目的とした，効率的な細胞セグメンテーションと細胞系譜トラッキングを可能とするプラットフォームを共同研究により構築した。また，大脳皮質の深部にまでわたる神経幹細胞の形態ダイナミクスを追跡するため，多光子顕微鏡観察に適した蛍光タンパク質を用いて細胞膜や細胞質を多様に標識するシステムを構築した。
今年度は，昨年度に構築した解析プラットフォームを用いて，神経産生期（E13.5）における頂端面の神経幹細胞ダイナミクスを解析した。観察した一定時間・一定区画に存在する全細胞の頂端面の形態や細胞同士の隣接と系譜についての定量的データを取得した。得られた時間発展ネットワークを共同研究により解析し，神経幹細胞のふるまいが近傍の細胞の分裂や分化に及ぼす影響について解析した。
今後は，細胞のふるまいと分裂モードや細胞系譜との関係についてさらに解析を進める。また，細胞系譜と細胞動態を統合したモデルを構築し，in vivoの細胞の振る舞いと比較することで，モデルの妥当性を評価する。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
今年度は頂端面における細胞ダイナミクスの網羅的データ取得と解析において，大きな進展があった。一方で，神経幹細胞の立体的形態情報を取得する系の確立と解析方法の開発については進展がなかった。
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| Strategy for Future Research Activity |
これまで取得した頂端面ダイナミクスの分析結果から，細胞間相互作用についての興味深い知見が得られているので，さらなる解析と検証を行う。
研究環境の変更により，新たなモデルマウスの作出や新規に多くのタイムラプス観察を行うことが困難になったので，これまでに取得した頂端面ダイナミクスの複数ステージにおける解析を主に進めたい。また，これまで得られたデータをもとに，頂端面の細胞間相互作用を統合した細胞系譜のシミュレーション構築を進める。
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Report
(2 results)
Research Products
(3 results)
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[Presentation] Regeneration ability of the epithelial structure in neural stem cells alters mammalian cortical architecture2021
Author(s)
I Fujita, A Shitamukai, F Kusumoto, S Mase, T Suetsugu, A Omori, K Kato, T Abe, G Shioi, DKonno, FMatsuzaki
Organizer
第73回日本細胞生物学会大会
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