中間型神経前駆細胞を制御する新規分子機構の解明

Research Project

Project/Area Number	22K15134
Research Category	Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
Allocation Type	Multi-year Fund
Review Section	Basic Section 44020:Developmental biology-related
Research Institution	National Center of Neurology and Psychiatry
Principal Investigator	嶋岡可純国立研究開発法人国立精神・神経医療研究センター, 神経研究所病態生化学研究部, リサーチフェロー (00807076)
Project Period (FY)	2022-04-01 – 2025-03-31
Project Status	Granted (Fiscal Year 2023)
Budget Amount *help	¥4,680,000 (Direct Cost: ¥3,600,000、Indirect Cost: ¥1,080,000) Fiscal Year 2024: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000) Fiscal Year 2023: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000) Fiscal Year 2022: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000)
Keywords	神経前駆細胞 / 神経新生 / 自閉症 / ヒストン修飾 / 神経分化 / IPC
Outline of Research at the Start	中間型神経前駆細胞（Intermediate Progenitor Cells: IPCs）は、哺乳類の大脳皮質における多層構造の構築や肥大化に最も貢献した細胞の１つであるが、IPCsの増殖や神経分化を制御する分子メカニズムは未だ不明な点が多い。これまでに申請者は、AUTS2遺伝子がIPCsの増殖や分化を制御することを見出している。本研究では、IPCsにおけるAUTS2のオミクス解析から、AUTS2を中心としたIPCsの増殖や分化を制御する分子機構を明らかにすることで、哺乳類における大脳皮質の発生やその肥大化メカニズムの解明を目指す。
Outline of Annual Research Achievements	大脳皮質における神経前駆細胞の１つである中間型神経前駆細胞（IPCs）は、進化の過程で分裂能力を獲得し、大脳皮質の拡大に貢献した細胞の１つである。しかし、IPCsの分裂（増殖）や神経への分化がどのように制御されているかについては、ほとんどよくわかっていない。これまでに我々は、Auts2変異マウスにおいて、IPCsの分裂数が低下し、神経細胞への早期分化が亢進していることを見出している。そこで本研究では、AUTS2がどのようにIPCsの分裂を促進しているのかについて、その分子機構を明らかにすることで、IPCsの分裂や分化を制御するメカニズムを明らかにすることを目指している。そのため、我々はIPCsにおけるRNA-seq解析やCUT&Tag解析を行い、AUTS2の下流遺伝子を同定し、それらの発現変動が実際にIPCsの分裂に影響を与えることを、子宮内電気穿孔法を用いた遺伝子導入実験により明らかにした。さらに、AUTS2が制御するゲノム領域のクロマチン状態を、ヒストン修飾抗体を用いたCUT&Tag解析で調べたところ、AUTS2が結合するゲノム領域では、抑制性のヒストン修飾が濃縮していることがわかった。令和５年度では、ヒストン修飾に対するAuts2欠損の影響を調べた。それらの変動結果や過去に行ったプロテオミクス解析のデータから、AUTS2と協働し得る複合体を絞り込んだ。さらに、それら複合体との結合実験を試みたところ、AUTS2とその複合体がin vitroおよびin vivo条件で結合することがわかった。また、それら複合体がゲノム上においてAUTS2と共局在することも明らかにした。
Current Status of Research Progress	Current Status of Research Progress 2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned. Reason 当初の研究計画通り、RNA-seqやCUT&Tag解析によりIPCsにおいて有力なAUTS2の下流遺伝子を同定することに成功している。それら下流遺伝子がIPCsの分裂に寄与することも子宮内電気穿孔法を用いた大脳皮質への遺伝子導入により確かめられている。上記オミクス解析からIPCsではAUTS2が主に転写抑制因子として働くことが推察された。さらにAuts2欠損によるヒストン修飾状態の変化やプロテオミクス結果を組み合わせて、AUTS2の機能的な結合分子（複合体）を絞り込み、実際にin vitroおよびin vivo条件においてその複合体がAUTS2と結合することを確かめている。また、この複合体がAUTS2とIPCsのゲノム上で共局在することも確かめることができている。以上のことから、本研究の進行状況は概ね順調に進展していると言える。
Strategy for Future Research Activity	これまでの研究から、AUTS2の機能的な結合分子を同定することができている。今後は、それらがIPCsの分裂に寄与するかどうかについて、子宮内電気穿孔法により大脳皮質においてノックダウン実験を行い、IPCsの分裂への影響を評価していく。また、AUTS2がその複合体とどのようにヒストン修飾を変化させるのかについても調べていく。