2017 Fiscal Year Annual Research Report
個性を創発する神経幹細胞におけるエピジェネティックメモリーとその制御
| Project Area | Integrative research toward elucidation of generative brain systems for individuality |
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| Project/Area Number |
16H06527
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| Research Institution | Kyushu University |
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Principal Investigator |
中島 欽一 九州大学, 医学研究院, 教授 (80302892)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
今村 拓也 九州大学, 医学研究院, 准教授 (90390682)
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| Project Period (FY) |
2016-06-30 – 2021-03-31
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| Keywords | 神経科学 / エピゲノム / 神経幹細胞 / 個性 / てんかん / けいれん / Cxcr4 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
個性というバリエーションを考えるにあたり、遺伝的な差異に依らない、エピジェネティックな差異を考慮することは重要である。本研究グループは、ヒストン脱アセチル化酵素阻害剤であるバルプロ酸の暴露により、マウス胎仔のエピジェネティク状態が撹乱されると、成体になって、ニューロンを生み出す元となる、神経幹細胞の数と質が低下するとともに、認知機能低下、すなわち、負の個性発現を示すことを発見している。これに加え、昨年度の研究では、胎仔期バルプロ酸曝露マウスは、けいれん感受性が増大していることも見出した。また、てんかん原生の増悪に関与するとされる、海馬における異所性ニューロン新生が増大していることも明らかにした。今年度の研究では、胎仔期バルプロ酸曝露マウスの成体神経幹細胞では、Cxcr4という細胞移動に重要な役割を果たす因子の遺伝子などの発現が低下していることを突き止めた。また自発的運動（ランニング）を行った胎仔期バルプロ酸曝露マウスの神経幹細胞では、Cxcr4遺伝子を含めた発現が正常化し、それによって亢進していたけいれん感受性も正常化した。さらにCxcr4遺伝子をレトロウイルスによって海馬神経幹細胞に発現させると、異所性ニューロン新生が抑制され、また、けいれん感受性も低下することを明らかにした。これにより、胎性期にバルプロ酸にさらされた個体であっても、運動というシンプルな方法によりその「負の個性」ともいうべきけいれん感受性増大を軽減させるという治療法の提示ができたと考える。
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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
胎仔期バルプロ酸暴露マウスが示す負の個性として、けいれん感受性増大という新たな表現型を発見できた。さらに、そのメカニズムの一端と改善方法を見つけることができた。しかし、これらは期待以上の進展と思われるものの、本研究の目的の1つである、エピジェネティック修飾の解析が遅れているため、本区分を選択した。エピジェネティック修飾解析が遅延している理由としては、通常クロマチン免疫沈降には数万程度の細胞を用いるが、Nestin-GFP成体マウスの海馬からGFPの蛍光を指標に細胞を単離した場合、約500個のGFP陽性細胞しか単離することができないことがあげられる。次年度はこの状況を打破するために、少量サンプルを用いた場合にも解析が行えるよう、DNAの調製方法などを工夫するつもりである。
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| Strategy for Future Research Activity |
前述のように、通常、ChIPには数万程度の細胞を用いるが、Nestin-GFP成体マウスの海馬からGFPの蛍光を指標に細胞を単離した場合、約500個のGFP陽性細胞しか単離することができない。そのため、当初予定していた、エピジェネティック修飾の解析が遅れている。これを解決するために、最近開発された微量細胞 (1000個程度) を用いたNative ChIP-seq法 (Amour et al., Nat Commun, 2015) を採用することを検討している。微量細胞サンプルの場合、メカニカル方法によるDNA切断は難しいことから、このNative ChIP-seq法ではMNaseを用いたDNA切断が推奨されている。現在、成体海馬由来の微量細胞 (3-4匹のマウスから3000個程度の細胞を回収) を用いて、MNaseによるDNA切断効率を検討しているところである。また、これまで成体海馬由来細胞を単離する際にショ糖密度勾配遠心により細胞片などを分離、除去していたが、これにより生細胞も除去され収量が低下することが問題になっていた。そこで、成体マウスからのGFP陽性細胞の単離効率を上昇させるため、ショ糖密度勾配遠心を用いずに細胞を単離する方法にも挑戦している。
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[Journal Article] Prior Treatment with Anti-High Mobility Group Box-1 Antibody Boosts Human Neural Stem Cell Transplantation-Mediated Functional Recovery After Spinal Cord Injury2018
Author(s)
Uezono N, Zhu Y, Fujimoto Y, Yasui T, Matsuda T, Nakajo M, Abematsu M, Setoguchi T, Mori S, Takahashi HK, Komiya S, Nishibori M, Nakashima K.
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Journal Title
Stem Cells
Volume: 36
Pages: 737-750
DOI
Peer Reviewed
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[Journal Article] DNA Methylome Analysis Identifies Transcription Factor-Based Epigenomic Signatures of Multilineage Competence in Neural Stem/Progenitor Cells2017
Author(s)
Sanosaka T, Imamura T, Hamazaki N, Chai M, Igarashi K, Ideta-Otsuka M, Miura F, Ito T, Fujii N, Ikeo K, Nakashima K
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Journal Title
Cell reports
Volume: 20
Pages: 2992-3003
DOI
Peer Reviewed / Open Access
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