耳プラコード発生におけるユニークな上皮内細胞動態の解析

• Project Area: Cross-talk between moving cells and microenvironment as a basis of emerging order in multicellular systems
• Project/Area Number: 25111701
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Review Section: Biological Sciences
• Research Institution: Tohoku University
• Principal Investigator: 若松 義雄 東北大学, 医学(系)研究科(研究院), 講師 (60311560)
• Project Period (FY): 2013-04-01 – 2015-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2014)
• Budget Amount: ¥9,100,000 (Direct Cost: ¥7,000,000、Indirect Cost: ¥2,100,000); Fiscal Year 2014: ¥4,550,000 (Direct Cost: ¥3,500,000、Indirect Cost: ¥1,050,000); Fiscal Year 2013: ¥4,550,000 (Direct Cost: ¥3,500,000、Indirect Cost: ¥1,050,000)
• Keywords: 細胞移動 / Notchシグナル / プラコード / 内耳 / 発生・分化 / 側方抑制 / 葉状突起 / タイムラプス / 耳プラコード / Delta1

Outline of Annual Research Achievements

脊椎動物の内耳は外胚葉性上皮の肥厚である耳プラコードから形成される。本研究では、この耳プラコードがどのように形成されるのか、その過程におけるNotchシグナルの機能と関連遺伝子の発現動態、そして耳プラコード前駆細胞の動態を関連付けることによって理解することを目的とした。
結果１：耳プラコードが形成される領域の外胚葉性上皮においてNotchリガンドのDelta1とNotchシグナル下流因子Hes5-2が“ゴマシオ”状に一過的に発現し、かつその発現領域が胚の前方から後方にシフトするというダイナミックなパターンを観察した。
結果２： Sox9遺伝子の耳プラコード前駆細胞特異的エンハンサーに膜結合型やアクチン結合型GFP遺伝子をつないだレポーターを作成し、培養ウズラ胚の予定耳プラコード領域に導入して細胞の動態をタイムラプス観察したところ、GFP陽性細胞が一般的な上皮細胞には見られないような葉状突起類似構造を伸ばしていることを発見した。
結果３：Sox9エンハンサーGFPレポーター遺伝子の発現を指標とした長時間タイムラプスにより、耳プラコード前駆細胞がお互いに集まるような方向に移動することがわかった。
考察：Notchシグナルによって予定耳プラコード領域の外胚葉上皮細胞の分化運命が制御されているというこれまでの結果も加味すると、一過的なNotchシグナルの前方から後方の波とともにDelta1陽性細胞が耳プラコード前駆細胞として分化し、その後葉状突起を伸展して上皮内を移動、集合して耳プラコードを形成すると考えられた。

Research Progress Status

26年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

26年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] The adherens junction in the apical endfoot serves as a central site for active Notch signaling to control neurogenesis in vertebrates (2014)
  • Author(s): Hatakeyama, J., Wakamatsu, Y., Nagafuchi, A., Kageyama, R., Shigemoto, R., and Shimamura, K.
  • Journal Title: Development Volume: 141 Issue: 8 Pages: 1671-1682
  • DOI: 10.1242/dev.102988
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Comparative gene expression analyses reveal heterochrony for Sox9 expression in the cranial neural crest during marsupial development. (2014)
  • Author(s): Wakamatsu Y, Nomura T, Osumi N, Suzuki K.
  • Journal Title: Evolution and Development Volume: 16 Issue: 4 Pages: 197-206
  • DOI: 10.1111/ede.12083
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Raman spectroscopy of ghost cells in calcifying cystic odontogenic tumor. (2013)
  • Author(s): Okada H, Suematsu M, Kanno T, Tamamura R, Kuyama K, Murakami H, Kato T, Wakamatsu Y, Suzuki K.
  • Journal Title: J. Hard Tissue Biol. Volume: 22 Pages: 489-492
  • Peer Reviewed
• [Presentation] 有袋類の頭部発生におけるヘテロクロニー的発生機構解明の試み (2014)
  • Author(s): 若松義雄
  • Organizer: Tokyo Vertebrate Morphology Meeting
  • Place of Presentation: 「慈恵医科大学付属病院（東京）」
  • Year and Date: 2014-07-12
  • Invited
• [Presentation] Delta1-expressing otic precursor cells migrate within the preplacodal epithelium to form the otic placode during avian embryonic development. (2014)
  • Author(s): Shida H, Kawaue T, Osumi N, Miyata T, Wakamatsu Y
  • Organizer: 日本発生生物学会年会第４７回大会
  • Place of Presentation: 「ウインクあいち（名古屋）」
  • Year and Date: 2014-05-28
• [Presentation] Molecular mechanisms regulating heterochronic development of marsupial cranial neural crest (2013)
  • Author(s): Y. Wakamatsu, T. Nomura, N. Osumi, K. Suzuki
  • Organizer: 日本発生生物学会
  • Place of Presentation: 松江
• [Presentation] Involvement of Notch-mediated lateral inhibition and subsequent planar cell migration of Dfelta1-expressing cells in avian otic placode formation (2013)
  • Author(s): Y. Wakamatsu
  • Organizer: 17th International Congress of Developmental Biology
  • Place of Presentation: カンクン、メキシコ
• [Presentation] 有袋類のヘテロクロニー的頭部発生の分子基盤 (2013)
  • Author(s): 若松義雄
  • Organizer: 秋の浅虫研究会ミニシンポ
  • Place of Presentation: 浅虫（青森）
• [Book] 末梢神経系の発生、神経堤とプラコード 脳の発生学ーニューロンの誕生、分化、回路形成 (2013)
  • Author(s): 若松義雄
  • Total Pages: 12
  • Publisher: 化学同人