実験進化発生学的解析による共感性回路の起源の探索

• Project Area: Empathic system
• Project/Area Number: 26118510
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Review Section: Complex systems
• Research Institution: Kyoto Prefectural University of Medicine
• Principal Investigator: 野村 真 京都府立医科大学, 医学(系)研究科(研究院), 准教授 (10323007)
• Project Period (FY): 2014-04-01 – 2016-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2015)
• Budget Amount: ¥10,920,000 (Direct Cost: ¥8,400,000、Indirect Cost: ¥2,520,000); Fiscal Year 2015: ¥5,590,000 (Direct Cost: ¥4,300,000、Indirect Cost: ¥1,290,000); Fiscal Year 2014: ¥5,330,000 (Direct Cost: ¥4,100,000、Indirect Cost: ¥1,230,000)
• Keywords: 神経回路 / 発生プログラム / 転写因子 / 羊膜類 / 進化 / 情動伝染 / 大脳皮質 / 転写制御

Outline of Annual Research Achievements

共感性行動の基盤となる神経回路の起源を探るため、本年度はマウスにおいて情動伝染に重要であることが報告されている大脳皮質（帯状皮質）から背側視床、扁桃体への投射に関わる神経細胞について、爬虫類、鳥類胚を用いて解析を行った。脂溶性の軸索トレーサーと免疫組織科学的手法を組み合わせた解析の結果、爬虫類、鳥類の皮質相同領域から視床あるいは扁桃体に投射する神経細胞は爬虫類、鳥類にも存在するが、こうした神経細胞に発現する転写因子の発現様式は種間で大きく異なっていることが明らかとなった。特にBcl11b とSatb2 の２つの転写因子に着目すると、哺乳類ではこれらの転写因子が大脳皮質層ごとに排他的発現を示すのに対し、爬虫類や鳥類では１つの神経細胞が同時に２つの転写因子を発現していることが明らかとなった。この結果は、特定の神経回路を構築するための発生プログラムが種間で保存されていないことを示唆している。さらに、Bcl11b のゲノム配列の種間比較を行った結果、哺乳類のBcl11b ゲノム領域には 5'側と3' 側に転写抑制配列である Matrix Atachment Region (MAR) が存在するのに対し、鳥類では 3' 側に1つしか存在しないこと、個々の MARの転写活性をルシフェラーゼアッセイによって検討すると、鳥類や爬虫類の MARは転写抑制活性が哺乳類 MAR と比較して低いことが明らかとなった。これらの結果を総合して考えると、羊膜類（哺乳類、爬虫類、鳥類）の共通祖先の段階で、情動伝染に関わる神経回路はすでに確立されていたこと、しかしながらその回路を構築するための発生プログラムは種によって多様であること、哺乳類は大脳皮質層構造を獲得した段階で厳密な転写抑制機構を獲得し、これが哺乳類の情動伝染の神経回路の構築に必須に役割を持つようになったことが推測された。

Research Progress Status

27年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

27年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Int'l Joint Research] Center for Regenerative Therapy, Dresden(Germany)
• [Journal Article] The evolution of basal progenitors in the developing non-mammalian brain. (2016)
  • Author(s): NOmura, T., Ohtaka-Maruyama, C., Yamashita, W., Wakamatsu, Y., Murakami, Y., Calegari, F., Suzuki, K., Gotoh, H., Ono, K.
  • Journal Title: Development Volume: 143 Issue: 1 Pages: 66-74
  • DOI: 10.1242/dev.127100
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] The neocortex and dorsal ventricular ridge: functional convergence and underlying developmental mechanisms (2016)
  • Author(s): Wataru Yamashita, Tadashi Nomura
  • Journal Title: Brain Evolution by Design Volume: 1
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Genetic manipulation of reptilian embryos: toward an understanding of cortical development and evolution (2015)
  • Author(s): Nomura T, Yamashita W, Gotoh H, Ono K
  • Journal Title: Frontiers in Neuroscience Volume: 9 Pages: 1-11
  • DOI: 10.3389/fnins.2015.00045
  • NAID: 120005947014
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Neocortical development and evolution (2014)
  • Author(s): Nomura T, Hanashima C
  • Journal Title: Neuroscience Research Volume: 86 Pages: 1-2
  • DOI: 10.1016/j.neures.2014.10.010
• [Journal Article] Reconstruction of ancestral brains: Exploring the evolutionary process of encephalization in amniotes. (2014)
  • Author(s): Tadashi Nomura, Yasaunori Murakami, Hiroshi Goto, Katsuhiko Ono.
  • Journal Title: Neurosci Res. Volume: in press Pages: 25-36
  • DOI: 10.1016/j.neures.2014.03.004
  • Peer Reviewed / Open Access
• [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] 哺乳類大脳皮質の拡大をもたらした分子機構の解明：進化発生学、幹細胞生物学生物学を基盤とした研究戦略の試み (2014)
  • Author(s): 野村真
  • Journal Title: 京都府立医科大学雑誌 Volume: 123 Pages: 607-616
  • Open Access
• [Journal Article] Olig2による間脳の領域形成 (2014)
  • Author(s): 小野勝彦、後藤仁志、野村真
  • Journal Title: STUDIA HUMANA et NATURALIA Volume: 48 Pages: 63-70
  • NAID: 120006328744
• [Presentation] Changes in progenitor dynamics during amniote brain evolution (2015)
  • Author(s): Tadashi Nomura
  • Organizer: The 7th Research Conference of Developmental Neurobiologists in Korea
  • Place of Presentation: Korea
  • Year and Date: 2015-12-18
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Presentation] 羊膜類脳進化における神経幹・前駆細胞の動態の変化 (2015)
  • Author(s): 野村真
  • Organizer: 日本分子生物学会年会 (BMB2015)
  • Place of Presentation: 神戸
  • Year and Date: 2015-12-02
  • Invited
• [Presentation] Evolution of cortical structures in mammalian and non-mammalian lineages (2015)
  • Author(s): Tadashi Nomura
  • Organizer: 第38回日本神経科学会
  • Place of Presentation: 神戸
  • Year and Date: 2015-07-28
  • Invited
• [Presentation] Evolution of progenitor dynamics and transcriptional regulation in amniote brains (2015)
  • Author(s): Tadashi Nomura
  • Organizer: 第48回日本発生生物学会大会
  • Place of Presentation: 筑波
  • Year and Date: 2015-06-05
  • Invited
• [Presentation] Convergent evolution of pallial basal progenitors in amniotes (2015)
  • Author(s): Tadashi Nomura, Chiaki Ohtaka-Maruyama, Wataru Yamashita, Yoshio Wakamatsu, Yasunori Murakami, Federico Calegari, Kunihiro Suzuki, HItoshi Gotoh, Katsuhiko Ono
  • Organizer: Cortical Evolution Conference 2015
  • Place of Presentation: Spain
  • Year and Date: 2015-05-18
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Evolution of transcriptional regulations underlying species-specific neuronal diversities in amniotes (2015)
  • Author(s): Tadashi Nomura, Hitoshi Gotoh, Katsuhiko Ono
  • Organizer: CDB symposium "Time in Development"
  • Place of Presentation: 神戸
  • Year and Date: 2015-03-23 – 2015-03-25
• [Presentation] 哺乳類型大脳皮質の進化をもたらした発生機構の解明 (2014)
  • Author(s): 野村真
  • Organizer: 第1回発生発達基礎医学研究会
  • Place of Presentation: 仙台
  • Year and Date: 2014-11-28
  • Invited
• [Presentation] Convergent evolution of basal progenitors in amniotes (2014)
  • Author(s): Tadashi Nomura, Wataru Yamashita, Federico Calegari, Yasunori Murakami, Hitoshi Gotoh, Katsuhiko Ono
  • Organizer: Neuroscience 2014 （Society for Neuroscience)
  • Place of Presentation: Washington DC, USA
  • Year and Date: 2014-11-18
• [Presentation] Evolution of basal progenitors in mammalian and non-mammalian pallium (2014)
  • Author(s): Tadashi Nomura, Wataru Yamashita, Federico Calegari, Yasunori Murakami
  • Organizer: Neuroscience 2014 (第37回日本神経科学会大会）
  • Place of Presentation: 横浜
  • Year and Date: 2014-09-11 – 2014-09-13
• [Presentation] Regulation of neural stem cells and brain evolution in amniotes (2014)
  • Author(s): Tadashi Nomura
  • Organizer: Neural Stem Cell in Evolution
  • Place of Presentation: Dresden, Germany
  • Year and Date: 2014-07-08
  • Invited
• [Presentation] Evolution of cortical basal progenitors in amniotes (2014)
  • Author(s): Tadashi Nomura, Federico Calegari, Yasunori Murakami, Hitoshi Gotoh, Katsuhiko Ono
  • Organizer: 47th Annual Meeting of JSDB cosponsored by APDBN
  • Place of Presentation: 名古屋
  • Year and Date: 2014-05-28
• [Remarks] CORTICAL EVOLUTION GROUP
  • URL: http://tadnom.jimdo.com/recent-activities/
• [Remarks] 京都府立医科大学生物学教室 FACEBOOK
  • URL: https://www.facebook.com/kpum.biology