2016 Fiscal Year Annual Research Report
| Project Area | Interplay of developmental clock and extracellular environment in brain formation |
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| Project/Area Number |
16H06483
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| Research Institution | Waseda University |
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Principal Investigator |
花嶋 かりな 早稲田大学, 教育・総合科学学術院, 准教授 (80469915)
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| Project Period (FY) |
2016-06-30 – 2021-03-31
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| Keywords | 発生時間 / 神経幹細胞 / 大脳皮質 / 細胞間相互作用 / 転写制御ネットワーク |
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| Outline of Annual Research Achievements |
脳をつくる幹細胞は、各組織幹細胞の中でも時間に対する感受性が高いことが知られるが、時間情報がどこでコードされ、どのような細胞のふるまいに変換されるのかについては不明な点が多い。これまで大脳皮質の主要構成ニューロンの経時的産生を制御する機構を明らかにするために、神経幹細胞に発現する転写因子の時期特異的操作により、大脳皮質ニューロンの産生のタイミングが、Foxg1遺伝子の発現の切り換えに伴って移行すること、深層ニューロンから上層ニューロンへの切り替えがニューロンからのフィードバックにより制御されることを見出した。これらの結果から大脳皮質形成において神経幹細胞に発現する転写因子によるドミノ式制御の実体が明らかになった。さらにこのドミノ式制御因子として働くFoxg1の下流で深層ニューロンから上層ニューロンへ分化能切り替え時期に変動する遺伝子としてPOU転写因子群を見出し、発生期大脳皮質における発現パターンを解析したところ、発生時期特異的に細胞内局在が細胞質から核内に移行することを見出した。これらの知見からニューロン-神経幹細胞間シグナルを介しPOU転写因子群の細胞内局在のダイナミクスが、神経幹細胞の上層ニューロン分化を制御していることが示唆された。さらにこの細胞間のシグナル伝達を担う分子機構を明らかにするために、皮質形成初期の大脳皮質神経幹細胞を単離・培養し、深層および上層ニューロン特異的遺伝子の下流でレポーターを発現するマウスを用いたライブイメージングの条件を確立した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
大脳皮質ニューロンの分化タイミングの決定機構を明らかにするため、レポーターを導入したマウス大脳皮質神経細胞の培養とタイムラプスイメージングの解析時に、使用予定であったインキュベータ付き顕微鏡の水補給装置および電動ステージ、レーザーのパルス発生異常の問題が生じ、当初予定していたイメージング実験が4ヶ月遅れた。また研究代表者の転出に伴い研究組織のメンバーと使用設備・マウス施設・機器等に一部変更が生じた。他の研究は概ね予定通りに進行し、発生時計を制御する機構について新たな知見が得られた。
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| Strategy for Future Research Activity |
これまでの研究から、大脳皮質の発生時計において深層ニューロンから上層ニューロンへの切り替えが、ニューロン－神経幹細胞間シグナル伝達を要することが示され、さらに分化後の深層ニューロンが神経突起を介して神経幹細胞とシグナル伝達をしている可能性が見出された。そこで、今後はニューロンと神経幹細胞間の伝達経路について脳スライスを用いたタイムラプス解析、また生体内、および脳スライス培養下で細胞分化抑制、放射状グリアの接触解除、ギャップ結合阻害等を用い、細胞種特異的マーカー解析により、発生時計を制御するシグナル伝達の細胞間接触依存性およびシグナル伝達経路（クローン内もしくはクローン間）について明らかにする。
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