2018 Fiscal Year Annual Research Report

The process of target recognition within motor columns revealed by in vivo analysis of the behavior of collateral branches arising from the post-crossing segment of dI1-class commissural axons

Research Project

Project/Area Number	16K07028
Research Institution	Osaka University
Principal Investigator	白崎竜一大阪大学, 生命機能研究科, 准教授 (40423149)
Project Period (FY)	2016-04-01 – 2019-03-31
Keywords	神経回路形成 / 軸索ガイダンス / 標的認識 / 脊髄 / 交連ニューロン / 運動ニューロン / 子宮内電気穿孔法 / 運動ニューロン欠損マウス
Outline of Annual Research Achievements	本研究課題では、マウス脊髄背側のdI1型交連ニューロンの軸索が対側の運動ニューロンを最終標的細胞として特異的に認識する過程をin vivoで明らかにすることを目指している。本年度は前年度までに確立させた運動ニューロンと交連ニューロンの両方を選択的に可視化する技術を用いることで、交連ニューロン軸索が運動ニューロンを認識する過程を個体レベルで詳細に解析した。その結果、交連ニューロンの軸索は正中交差後に運動ニューロンが存在する領域の全域に向かって軸索側枝を伸長させるがその伸長は運動ニューロンカラム内に留まること、その後に体幹筋を支配する運動ニューロンのサブクラスに選択的にさらなる軸索側枝を伸長させてそこで終末分枝を発達させること、その終末分枝は運動ニューロンの細胞体近傍で機能的なシナプスを形成しその部位特異性を生後も維持させていることを明らかにした。また、脊髄運動ニューロンを特異的に欠損している遺伝子改変マウスにおいて、上記の一連の過程がどのように影響を受けているのかを詳細に解析した。その結果、体幹筋を支配する運動ニューロンのサブクラスを特異的に認識する過程において、交連ニューロンの軸索挙動異常が生じていることを明らかにした。次に、交連ニューロン軸索による特異的な運動ニューロン認識に関わる分子を探索するために、運動ニューロンを特異的に欠損する遺伝子改変マウスを用いたDNAマイクロアレイによる網羅的な遺伝子発現解析を、交連ニューロン軸索が運動ニューロン認識を進行させている時期で行った。その結果、候補分子として運動ニューロンに特異的に発現している分泌性の短距離作動性分子や膜結合性分子が見出された。現在、これらの分子が交連ニューロンの軸索側枝形成ならびに終末分枝形成に関与しているかどうかを様々な機能的アッセイ系を導入することにより検討している。