外部力学刺激による神経幹細胞の増殖期間の制御機構の解明

• Project/Area Number: 22K20652
• Research Category: Grant-in-Aid for Research Activity Start-up
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Review Section: 0702:Biology at cellular to organismal levels, and related fields
• Research Institution: Kumamoto University
• Principal Investigator: 岡田 咲耶 熊本大学, 発生医学研究所, 特別研究員 (80963214)
• Project Period (FY): 2022-08-31 – 2023-03-31
• Project Status: Discontinued (Fiscal Year 2022)
• Budget Amount: ¥2,860,000 (Direct Cost: ¥2,200,000、Indirect Cost: ¥660,000); Fiscal Year 2023: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000); Fiscal Year 2022: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
• Keywords: 脳室拡大 / メカノストレス / サイズ制御 / 脳圧 / 張力 / 細胞増殖・分化 / 神経幹細胞 / 脳発生 / 力学刺激

Outline of Research at the Start

発生過程おいて、適切なサイズの脳形成のためには神経幹細胞は自己増殖を繰り返したのち適切なタイミングでの増殖期の収束が鍵となる。自己増殖期の脳室内圧を人為的に減圧すると増殖期であっても神経幹細胞の増殖が減衰することから、神経幹細胞の増殖期間の制御は、内在因子に加えて脳室内圧の影響を受けると考えられる。本研究では、適切な脳サイズ制御の機構解明を念頭に、脳室内圧を受けて組織内応力として神経幹細胞間に生じる張力に注目し、神経幹細胞の増殖期間の制御機構を解明することを目的とする。本成果は、神経発生における新規概念を創出し、将来的には増殖期の長いヒト脳の巨大化の機構解明の進化学的研究への発展につながる。

Outline of Annual Research Achievements

発生過程おいて、適切なサイズの脳形成のためには神経幹細胞は自己増殖を十分繰り返す必要があり、適切なタイミングでの増殖期の収束が鍵となる。この増殖期間は、内在因子によって制御されることが明らかとなっているが、自己増殖期の脳室内圧を人為的に減圧すると、増殖期であっても神経幹細胞の増殖は減衰する。これは、内在因子に加えて、脳室内圧が増殖期の長さの制御に寄与していることを示唆する。本研究では、適切な脳サイズ制御の機構解明を念頭に、神経幹細胞にかかる力学刺激に着目して、神経幹細胞の増殖期の長さの制御機構を解明することを目的とする。脳室内圧力を受けて組織内応力として神経幹細胞間に生じる張力に注目し、神経幹細胞の増殖期の収束の機構を明らかにする。本成果は、神経発生における新規概念を創出し、将来的には、増殖期の長いヒト脳の巨大化の機構解明の進化学的研究への発展にもつながる。また、内腔を持つ他の器官の形成機序の解明にも有用な 知見をもたらすことが期待される。
2022年度は、研究計画にあげていた１）脳室内圧及び張力と増殖活性の相関性の解明　２）増殖期間（収束）の制御における力学刺激の寄与の解明に取り組んだ。実験１）ではマウス胚の脳室内圧の解放実験を行い、発生の進行に伴い脳室内圧が減少することを示唆する結果を得た。実験２）では、実験１）より発生過程で脳室内圧が減少したことから、ニワトリ胚に対して人為的に脳室内圧を解放し減圧状態にした際の神経幹細胞の増殖への影響を調べた。その結果、分裂期の細胞数の減少が確認され、脳室内圧が増殖期の収束の制御に寄与することが示唆された。今後、神経幹細胞における力学刺激センサーの同定を進め、脳室内圧の変化を受けて増殖期の制御に至る分子機構の解明に取り組む予定である。