2015 Fiscal Year Research-status Report
顆粒球・マクロファージコロニー刺激因子が脳組織形成に及ぼす作用の発生工学的解析
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15K08135
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| Research Institution | Shimane University |
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Principal Investigator |
松本 暁洋 島根大学, 医学部, 助教 (70346378)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
大谷 浩 島根大学, 医学部, 教授 (20160533)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | 発生・分化 / 脳・神経 / ＧＭ－ＣＳＦ |
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| Outline of Annual Research Achievements |
造血系サイトカインである顆粒球・マクロファージコロニー刺激因子 (granulocyte macrophage-colony stimulating factor; GM-CSF) について、神経系の細胞増殖・分化にも機能することがin vitroの研究で報告されているが、胎生期のin vivoの脳組織形成におけるGM-CSFの機能についてはまだ不明な点が多い。本研究は、当研究室で確立されたマウス胎仔組織内マイクロインジェクション法と子宮外発生法を組み合わせた発生工学的手法を駆使し、マウス胎仔脳におけるGM-CSF過剰発現系および機能抑制系を用いたin vivo実験系により組織形成におけるGM-CSFの機能を解明することを目的とする。
マウス胎仔の大脳発生過程において神経上皮が活発に増殖する時期である胎齢13日から胎齢15日にかけてのGM-CSFおよびレセプターの発現状況について解析を行い、発生中の脳神経組織においてGM-CSFおよびレセプターが存在し、何らかの機能を担っていることを確認した。
一方で、マウス胎仔組織内マイクロインジェクション法と子宮外発生法を組み合わせた発生工学的手法を用いて、GM-CSFを胎齢13日マウス胎仔大脳の側脳室に注入し、2日間発生を継続させ、組織学的な変化について解析を行い、正常ではみられない組織学的な変化が観察された。
以上より、GM-CSFが脳の発生に関与しており、GM-CSFが発生中の脳に過剰量存在すると脳の組織形成に異常をきたすことが確認された。
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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
各胎齢におけるマウス胎仔を採材し、脳組織切片を作成し、胎仔脳組織内におけるGM-CSFおよびGM-CSFレセプターの発現分布について解析を行った。発生中の脳神経組織においてGM-CSFおよびレセプターが存在し、何らかの機能を担っていることが示唆された。
また、マウス胎仔のGM-CSF過剰発現系を作成し、脳の組織形態学的観察を行った。手法としては、神経上皮から脳の組織形成が進んでいく時期である胎齢13日マウス胎仔の側脳室内にrecombinant GM-CSFを注入し、子宮外発生法を用いて母体内で胎仔の発生を継続した(過剰発現系モデル)。Recombinant GM-CSF注入の2日後に胎仔を採材し、脳組織切片を作成し組織形態学的に解析を行った。結果、大脳の内側基底核隆起部分に細胞配列の不整な細胞群の形成など正常ではみられない組織学的な変化が観察された。
したがって、GM-CSFが脳の発生に関与しており、GM-CSFが発生中の脳に過剰量存在すると脳の組織形成に異常をきたす知見が得られており、全体としておおむね順調に研究は進展している。
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| Strategy for Future Research Activity |
平成27年度に得られた結果を基にして、GM-CSF過剰発現系群および機能抑制系群と対照群の間で、大脳における神経幹細胞の増殖、細胞接着や細胞極性の変化、神経前駆細胞の移動について、予備実験において異常所見が観察された内側基底核隆起を中心に、他の部位も含めて比較検討を行う。
神経幹細胞の増殖に関して、5-bromo-2'-deoxyuridine (BrdU) や5-ethynyl- 2'-deoxyuridine (EdU) を母獣腹腔内投与後2, 6, 10時間後にマウス胎仔を採材し、胎仔大脳組織切片における取込み細胞の分布をステレオロジー解析システム (Stereo Investigator；当研究室に現有) を用いて評価する。一方、神経幹細胞の増殖サイクルから離れて分化へ向かう神経前駆細胞の移動については、Doublecortin (DCX; 細胞分裂を終えた神経前駆細胞および未分化なニューロンの微小管結合タンパク) 陽性細胞の発現分布について検討を行う。その他、細胞接着のうちタイトジャンクションに関与するZO-1の発現分布についても検討を行う予定である。
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| Causes of Carryover |
マウス胎仔組織内マイクロインジェクション法と子宮外発生法を組み合わせたGM-CSF注入実験（GM-CSF過剰発現系モデル作成)は予定通り行ったが、基礎的知見の確認のための観察実験を主に行ったため、薬品、実験動物の購入量が減少した。実験結果の解析に期間を要し、GM-CSF機能抑制系モデルの作成及び解析までは研究を進めることができなかったことも理由の一つである。また、旅費を使用しなかったため、繰越額が生じた。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
今年度は、GM-CSF過剰発現系モデルの解析と並行して、GM-CSF機能抑制系モデルの作成及び解析を行う予定であり、子宮外発生法を用いた注入実験回数を増やすため、それに必要な薬品、実験動物を購入予定である。また、組織学的解析のために、組織作成用のガラス器具や抗体などの薬品を購入予定である。また、組織学的観察および画像撮影を効率よく行うため最新式のオールインワン蛍光顕微鏡をリースし、その費用を本研究費より支出予定である。
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Research Products
(7 results)
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[Presentation] Interkinetic nuclear migration in the developing endoderm- and mesoderm-origin epithelial tubular structures2016
Author(s)
Otani H, Motoya T, Ogawa N, Nitta T, Rafiq AM, Jahan E, Kaneda R, Furuya M, Matsumoto A, Udagawa J, Hatta T
Organizer
第121回日本解剖学会全国学術集会
Place of Presentation
ビックパレット福島（郡山市）
Year and Date
2016-03-28 – 2016-03-30
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