2017 Fiscal Year Annual Research Report
| Project Area | Interplay of developmental clock and extracellular environment in brain formation |
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| Project/Area Number |
16H06482
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| Research Institution | Keio University |
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Principal Investigator |
仲嶋 一範 慶應義塾大学, 医学部(信濃町), 教授 (90280734)
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| Project Period (FY) |
2016-06-30 – 2021-03-31
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| Keywords | 神経科学 / 発生・分化 / 脳・神経 / 大脳皮質 / ニューロン |
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| Outline of Annual Research Achievements |
我々のこれまでの研究で、視床皮質投射線維が大脳皮質第4 層ニューロンの分化を誘導する可能性が想定されたため、このイベントに関与する分子機構の解明に向けた検討を進めた。候補分子としては、視床皮質投射線維にリガンド、4 層ニューロンにその受容体の特異的発現があるような分子群が想定されたため、遺伝子発現様式の公共データベースから候補を探索し、上記の想定に合致する分子の組み合わせを見出した。まずはタンパク質が確かに想定される分布を示すかを、抗体を用いた免疫組織化学染色によって調べた。次に、それぞれの全長cDNA発現ベクター及びノックダウンベクターを作成し、まずはノックダウンの効率を細胞株を用いて確認した。その後、将来4層に配置されるべきニューロンが産生される時期の脳室面に、子宮内胎仔脳電気穿孔法によって受容体のノックダウンベクターを導入し、層構造が概ね完成する生後7日に脳を固定して、受容体ノックダウンが4層ニューロンの分化に与える影響を調べた。その結果、受容体をノックダウンしたニューロン群において、4層特異的マーカーを発現する割合が減少していることを見出した。この影響が確かに受容体の特異的なノックダウンによるものであり、ノックダウンのオフターゲット効果による非特異的な影響ではないことを確認するため、ノックダウン抵抗性の受容体発現ベクターを作成し、ノックダウンベクターとともに将来の4層ニューロンに導入して、4層特異的マーカーの発現が回復するか（レスキューされるか）を調べているところである。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
視床皮質投射線維にリガンド、大脳皮質4層ニューロンに受容体の特異的発現がある分子の組み合わせを見出し、4層ニューロンにおける受容体のノックダウンによって、期待通り4層特異的マーカーの発現が低下することを見出したため。
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| Strategy for Future Research Activity |
大脳皮質4層ニューロンにおける受容体のノックダウンの影響がオフターゲット効果による非特異的なものではないことを確認する。また、受容体がノックダウンされた4層ニューロンの細胞形態を詳細に調べ、本来の4層ニューロンに特徴的な星状細胞の形態を示すか、または2/3層ニューロンに特徴的な錐体細胞の形態を示すかを明らかにする。
また、視床からの投射線維が4層特異的分化を誘導する重要なシグナルを供給している可能性を直接的に検証するため、マウスまたはラット胎仔の大脳皮質スライスを作成して視床と共培養し、4層特異的マーカー等の発現に影響があるかを調べる予定である。
さらに、この細胞移動終了後の場における細胞外シグナルによってニューロンの層特異性が変化する現象が、2/3層ニューロンと4層ニューロンの間の分化に限られるのか、それともより一般的に他の層のニューロンでも認められるのかを明らかにすることを試みる。具体的には、5層ニューロンと6層ニューロンの間で層特異性を人為的に変化させることができるかを調べるため、細胞移動に必要な細胞骨格タンパク質を移動ニューロンで阻害する等の方法で本来と異なる場所にニューロンを配置させ、層特異的分化に影響があるかを検討する。
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[Journal Article] CHARGE syndrome modeling using patient-iPSCs reveals defective migration of neural crest cells harboring CHD7 mutations2017
Author(s)
Hironobu Okuno，Francois Renault Mihara, Shigeki Ohta, Kimiko Fukuda, Kenji Kurosawa, Wado Akamatsu, Tsukasa Sanosaka, Jun Kohyama, Kanehiro Hayashi, Kazunori Nakajima, Takao Takahashi, Joanna Wysocka, Kenjiro Kosaki, and Hideyuki Okano
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Journal Title
eLife
Volume: 6
Pages: e21114
DOI
Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
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[Presentation] Establishment of a mouse model of extremely preterm infants with brain injuries and analysis of neuronal migration (脳障害を伴う超早産児マウスモデルの確立と神経細胞移動の解析)2017
Author(s)
Ken-ichiro Kubo, Kimiko Deguchi, Taku Nagai, Keitaro Yoshida, Wei Shan, Ayako Kitazawa, Michihiko Aramaki, Kazuhiro Ishii, Shin Minkyung, Kenji F. Tanaka, Sachio Takashima, Masahiro Nakayama, Masayuki Itoh, Yukio Hirata, Barbara Antalffy, Dawna D. Armstrong, Kiyofumi Yamada, Ken Inoue, and Kazunori Nakajima
Organizer
第40回日本神経科学大会
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[Presentation] Analysis of cortical development in a newly established mouse model of extremely preterm infants with brain injuries2017
Author(s)
Ken-ichiro Kubo, Kimiko Deguchi, Taku Nagai, Ayako Kitazawa, Keitaro Yoshida, Wei Shan, Michihiko Aramaki, Kazuhiro Ishii, Minkyung Shin, Yuki Matsunaga, Kanehiro Hayashi, Kenji F. Tanaka, Sachio Takashima, Masahiro Nakayama, Masayuki Itoh, Yukio Hirata, 他4名省略 and Kazunori Nakajima
Organizer
Society for Neuroscience, Neuroscience 2017 meeting
Int'l Joint Research
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