2018 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 | 大脳皮質 / 発生時間 / 神経幹細胞 / 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 |
発生過程では少数の幹細胞が分裂と分化を繰り返すことで、複雑かつ再現性の高い組織をつくりあげるが、各組織幹細胞の中でも脳をつくる幹細胞は時間に対する感受性が高いことが知られている。とりわけ大脳皮質においては異なるサブタイプのニューロンが正確なタイミングで産生され、同じ時期に生み出されるニューロンは共通の層特異性や投射パターンを示すが、大脳皮質における発生時間を制御するしくみについては分子を含め、不明な点が多く残されてきた。そこで本研究は組織形成における時間コードの実体を明らかにするために、大脳皮質をモデルとしたニューロン-幹細胞間の相互作用に着目し、発生時期特異的に作動する制御ネットワークの分子実体とその作用機序を明らかにすることを目的としている。今年度は幹細胞から分化する娘細胞を生体内で標識し、分化ニューロン－神経幹細胞間の接触動態およびシグナルの伝達経路について解析を進め、細胞間シグナルの制御に関わる核輸送因子を介した局在の変化と細胞分化のタイミングへの影響を明らかにした。さらにこれら幹細胞―ニューロン間のシグナル伝達を担う経路として、新たに細胞接触型シグナルとその受容体の候補因子を同定した。また発生時計と場の相互作用による領野特異的細胞の動態について同一時間に生み出される神経前駆細胞の動態を解析するために、遺伝学的手法を用いた標識と脳スライスを用いたライブイメージングの条件について検討を行った。この結果、異なる領域間において、細胞の挙動が細胞周期離脱後、早い段階から内因性の遺伝子発現と細胞間相互作用により制御されている可能性が示された。
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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
本年度は研究代表者の転出に伴って研究機器やマウス系統のコロニーの立ち上げのために一部の実験に遅延が生じたが、その他の実験については概ね予定通りに進行した。
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| Strategy for Future Research Activity |
これまで大脳皮質神経幹細胞が増殖期から分化期に移行するタイミングで一過的に発現が上昇するNeurog2遺伝子の特性を用い、Neurog2の誘導型Cre組み換え酵素のノックインマウスとタモキシフェン投与により、同じタイミングで生み出される層特異的サブタイプのニューロンの標識を行うことが可能となった。そこで今後はこれらの細胞をプラットフォームとして、同一時間に生み出される神経前駆細胞の動態について、時間（移動と分化）および空間（領野）軸において解析を進め、さらに脳スライスやin vitro培養モデルを用いたタイムラプスイメージングにより可視化し、大脳皮質の異なる神経細胞サブタイプの時空間的な分化と配置パターンを決定する内因性・外因性機構を明らかにする。
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