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2020 Fiscal Year Annual Research Report

細胞間情報伝達を介した発生時間制御機構

Planned Research

Project AreaInterplay of developmental clock and extracellular environment in brain formation
Project/Area Number 16H06483
Research InstitutionWaseda University

Principal Investigator

花嶋 かりな  早稲田大学, 教育・総合科学学術院, 教授 (80469915)

Project Period (FY) 2016-06-30 – 2021-03-31
Keywords発生時計 / 大脳皮質 / 幹細胞 / 細胞間情報伝達 / 転写制御
Outline of Annual Research Achievements

脳の構築過程では、幹細胞が非対称細胞分裂を繰り返し、時間の経過とともに異なる種類のニューロンを生み出すことが知られる。特に大脳皮質の幹細胞は時間に対する感受性が高いと考えられているが、幹細胞の時間的制御機構や、これらの時間プログラムが空間的な細胞配置や神経回路にどのように反映されるのかについては、多くの未解明な点がある。我々はこれまでに、大脳皮質の主要なニューロンサブタイプの産生タイミングを規定する因子と、その下流の遺伝子制御ネットワークを明らかにしてきた。今年度は、同じ時期に生み出される神経細胞の遺伝学的標識と操作により、時間的に変化する場(細胞外)からの情報がニューロンの分化に与える影響を検証し、大脳皮質ニューロンのダイナミクスを制御するメカニズムを明らかにすることを目的とした。最初に、これまで確立した時期特異的な新生ニューロンの標識システムを用いて、生体内で異なる時期に産生された大脳皮質ニューロンを標識し、3次元培養と生体マウスを用いて、これらのニューロン集団のダイナミクスについて、層および領域特異的なマーカー、樹状突起の形態に基づく定量的な解析を行った。その結果、大脳皮質ニューロンの領域特性が、従来考えられていたよりも早い時期に獲得されることが示された。さらに、各領域から単離された神経前駆細胞の単一細胞トランスクリプトーム解析から得られた分子群について、胎生期マウスへの遺伝子導入およびCRISPR/Cas9を用いた機能欠失実験を行った結果、細胞周期の離脱後早期の細胞移動と最終的な細胞配置に影響を与えることを明らかにした。これらの一連の研究により、大脳皮質ニューロンの産生と配置が、時間的に変化する細胞内の分子プログラムと細胞外の環境との相互作用により制御されることを示し、大脳皮質の3次元の細胞構築を担うメカニズムの全貌を明らかにした。

Research Progress Status

令和2年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

令和2年度が最終年度であるため、記入しない。

  • Research Products

    (23 results)

All 2023 2022 2021 2020 Other

All Journal Article (2 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Peer Reviewed: 2 results,  Open Access: 2 results) Presentation (20 results) (of which Int'l Joint Research: 6 results,  Invited: 4 results) Remarks (1 results)

  • [Journal Article] Involvement of strawberry notch homologue 1 in neurite outgrowth of cortical neurons2022

    • Author(s)
      Erkhembaatar M, Yamamoto I, Inoguchi F, Taki K, Yamagishi S, Delaney L, Mariko N, Abe T, Kiyonari H, Hanashima C, Naka-Kaneda H, Ihara D, Katsuyama Y.
    • Journal Title

      Dev Growth Differ

      Volume: 64(7) Pages: 379-394

    • DOI

      10.1111/dgd.12802

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Beyond Axon Guidance: Roles of Slit-Robo Signaling in Neocortical Formation2020

    • Author(s)
      Gonda Y, Namba T, Hanashima C.
    • Journal Title

      Front Cell Dev Biol

      Volume: 8 Pages: 607415

    • DOI

      10.3389/fcell.2020.607415

    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Presentation] Molecular control of neuronal subtype specification and integration in the cerebral cortex2023

    • Author(s)
      Carina Hanashima
    • Organizer
      International Symposium on Neural Development and Diseases
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] Neuronal subtype transitions and integration in the cerebral cortex2022

    • Author(s)
      Carina Hanashima
    • Organizer
      Gordon Research Conference ‘Molecular and Cellular Neurobiology’
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] Specification and integration of glutamatergic neuron subtypes in the cerebral cortex2022

    • Author(s)
      Carina Hanashima
    • Organizer
      ISN-APSN 2022, Symposium ‘Cerebral Cortex Assembly: neuron migration, folding and connectivity’
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] Foxg1 and Brn2 cooperatively regulate the temporal production of upper-layer neurons in the developing neocortex2022

    • Author(s)
      Zi Chao Ngiam, Kenichi Toma, and Carina Hanashima
    • Organizer
      第45回日本分子生物学会年会
  • [Presentation] Mechanisms of spiny stellate-specific dendritic morphology acquisition in the neocortex2022

    • Author(s)
      Misa Cho and Carina Hanashima
    • Organizer
      第45回日本分子生物学会年会
  • [Presentation] Foxg1 gene in whisker pattern formation in the developing sensory system2022

    • Author(s)
      Mai Onuki and Carina Hanashima
    • Organizer
      第45回日本分子生物学会年会
  • [Presentation] The mechanisms of sensory input neuron production in the avian pallium2022

    • Author(s)
      Ryoka Katayama, Takuma Kumamoto, Chiaki Ohtaka-Maruyama, and Carina Hanashima
    • Organizer
      第45回日本分子生物学会年会
  • [Presentation] Spatiotemporal dynamics of neocortical layer 4 development2022

    • Author(s)
      Naoto Ohte and Carina Hanashima
    • Organizer
      第45回日本分子生物学会年会
  • [Presentation] Transcriptional and post-transcriptional mechanisms of Brn2-mediated upper-layer neurogenesis in the cerebral cortex2022

    • Author(s)
      Zi Chao Ngiam and Carina Hanashima
    • Organizer
      第45回日本神経科学大会/第65回日本神経化学会大会/第32回日本神経回路学会
  • [Presentation] Retrosplenial cortexの特異性に関わる遺伝子と層構造構築過程の解析2022

    • Author(s)
      白坂みさの、花嶋かりな
    • Organizer
      第45回日本神経科学大会/第65回日本神経化学会大会/第32回日本神経回路学会
  • [Presentation] 大脳新皮質第 4 層発達過程の時空間的遺伝子発現と統合ダイナミクス2022

    • Author(s)
      大手直人、侯 珮珊、西山千尋、花嶋かりな
    • Organizer
      第45回日本神経科学大会/第65回日本神経化学会大会/第32回日本神経回路学会
  • [Presentation] Robo1 signaling-mediated Golgi apparatus dynamics determine the dendritic morphology of layers 2/3 pyramidal neurons in the cerebral cortex2022

    • Author(s)
      Yuko Gonda and Carina Hanashima
    • Organizer
      第45回日本神経科学大会/第65回日本神経化学会大会/第32回日本神経回路学会
  • [Presentation] Mechanisms of neuronal subtype transition and integration in the cerebral cortex2022

    • Author(s)
      Carina Hanashima
    • Organizer
      The International Symposium on Development and Plasticity of Neural Systems
  • [Presentation] Spatiotemporal dynamics of neocortical layer 4 neuron development during the postnatal period2021

    • Author(s)
      Naoto Ohte, Hou Pei-Shan, Chihiro Nishiyama, and Carina Hanashima
    • Organizer
      第44回日本神経科学大会/第1回CJK国際会議
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Analysis of the specific genes and laminae constructions of retrosplenial cortex2021

    • Author(s)
      Misano Shirasaka, Marina Fujimoto, and Carina Hanashima
    • Organizer
      第44回日本神経科学大会/第1回CJK国際会議
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Molecular control of layer-specific dendritic formation of neocortical neurons2021

    • Author(s)
      Yuko Gonda, Tatsunori Seki, and Carina Hanashima
    • Organizer
      第44回日本神経科学大会/第1回CJK国際会議
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Roles of early-born neurons in the assembly of the neocortical circuit2020

    • Author(s)
      Carina Hanashima
    • Organizer
      第43回日本神経科学大会
    • Invited
  • [Presentation] Cellular and molecular mechanisms of neocortical integration through area-specific migration mode2020

    • Author(s)
      Rui Iizuka, Peishan Hou, Chihiro Nishiyama, and Carina Hanashima
    • Organizer
      第43回日本神経科学大会
  • [Presentation] Spatiotemporal dynamics of molecular and laminar organization of the retrosplenial cortex2020

    • Author(s)
      Misano Shirasaka, Marina Fujimoto, and Carina Hanashima
    • Organizer
      第43回日本神経科学大会
  • [Presentation] Transcription regulation of neurite growth by Strawberry Notch Homolog 12020

    • Author(s)
      Munkhsoyol Erkhembaatar, Keito Minemori, Iroha Yamamoto, Takashi Imaz, Fuduki Inoguchi, Carina Hanashima, Satoru Yamagishi, Hayato Naka-Kaneda, and Yu Katsuyama
    • Organizer
      第43回日本神経科学大会
  • [Remarks] https://hanashima-lab.wixsite.com/waseda

URL: 

Published: 2023-12-25  

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