2016 Fiscal Year Research-status Report
脳室下帯神経前駆細胞の産生調節と種間、領野間脳構築の調節機構
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16K07037
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| Research Institution | Institute for Developmental Research, Aichi Human Service Center |
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Principal Investigator |
田畑 秀典 愛知県心身障害者コロニー発達障害研究所, 神経制御学部, 室長 (80301761)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | 神経回路形成 / 神経発生 / 大脳皮質 / 神経幹細胞 / 進化 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
進化過程において、ヒトは巨大脳を獲得し、高度な精神活動を可能とした。またヒトに特有に進化した脳発生機序の理解は重度知的障害を伴う発達障害の発症機序を解明する上でも重要である。ヒトの巨大脳発生の背景には神経細胞の２次的産生部位である脳室下帯の著しい発達と、それによりもたらされる膨大な神経細胞の産生がある。これまで申請者は脳室帯組織の神経幹細胞に直接由来する神経細胞と、脳室帯から生じて脳室下帯でさらに分裂して間接的に神経細胞を産生する細胞とでは細胞挙動が異なり、別の細胞集団として認識されること、両者は脳の部位によって存在比が異なることを報告した。そこで申請者はこれらの部位で発現が異なる分子を探索し、脳室下帯分裂細胞産生に関わる分子、つまりヒトの脳巨大化に関わる分子の候補を得ることに成功した。この分子は強制発現させると脳室下帯神経前駆細胞を増加させる。また、その発現は霊長類において増強しており、特に脳室下帯での発現が高いレベルで持続されることが観察された。そこで申請者はヒトおよびマウスの当該分子転写調節領域を単離し、子宮内電気穿孔法による脳内ルシフェラーゼ解析によってその活性の強さを測定した。その結果、ヒトの転写調節領域の活性はマウスよりも著しく高いことが確認された。つまり、ヒト進化過程で当該分子転写調節領域に生じた変化により、その分子が強く発現するようになり、巨大脳が獲得されたことが示唆された。
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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
脳室下帯神経前駆細胞の産生調節に関わる候補分子に関して、子宮内電気穿孔法による脳内転写活性測定が順調に進行し、ヒトとマウスの種間に転写活性の違いがあることが明確に示示された。この転写活性の違いが、ヒトでの脳室下帯前駆細胞の増加に繋がった可能性が示唆され、その転写活性の違いをもたらす責任領域の特定が重要となった。現在までに転写調節領域の様々な欠失変異や配列の種間での入れ替えを行ったルシフェラーゼベクターを用いて、その責任領域の特定に目処が立った。また、ヒト転写調節領域制御下に当該候補分子を発現するトランスジェニックマウスの作成が終了した。作成したトランスジェニックマウスはCre-loxPシステムにより、条件的に当該分子を発現するように作成しており、脳内で特異的にトランスジーンを発現させるためのEmx1-Creマウスの繁殖も順調であるため、これらの交配により、その脳内での表現型を解析するための準備が整った。
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| Strategy for Future Research Activity |
転写活性領域の解析においては、ヒトとマウスの違いを生じる領域の特定を完了させる。その領域に結合する転写因子に注目し、これをCRISPR等によりノックアウトした場合の転写活性への影響や脳室下帯分裂細胞の産生への影響を観察する。またこれと並行して、作成が終了したトランスジェニックマウスの表現型解析を進める。特に脳室下帯の発達、脳全体の大きさや層構造への影響を注意深く観察する。また生後の海馬での神経新生に関しても注目する。さらに、このマウスの認知機能に変化があるかを行動解析により明らかにする。
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| Causes of Carryover |
トランスジェニックマウス作成のためのベクターに関して、より安定な発現を得るためにデザインを変えた。そのため、トランスジェニック個体を得るまでに想定以上に時間を要した。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
トランスジェニックマウスは得られたので、餌代等のマウス維持費、またその表現型の免疫組織学的解析を行うための抗体や試薬類の購入に使用する。
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[Journal Article] Role of a circadian-relevant gene NR1D1 in brain development: possible involvement in the pathophysiology of autism spectrum disorders.2017
Author(s)
Goto, M., Mizuno, M., Matsumoto, A., Yang, Z., Jimbo, E.F., Tabata, H., Yamagata, T., Nagata, K.-I.
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Journal Title
Sci Rep.
Volume: 7
Pages: 43945
DOI
Peer Reviewed / Open Access
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[Journal Article] Prdm16 is crucial for progression of the multipolar phase during neural differentiation of the developing neocortex.2017
Author(s)
Inoue M, Iwai R, Tabata H, Konno D, Komabayashi-Suzuki M, Watanabe C, Iwanari H, Mochizuki Y, Hamakubo T, Matsuzaki F, Nagata K-I, Mizutani K-I
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Journal Title
Development
Volume: 144
Pages: 385-399
DOI
Peer Reviewed
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[Journal Article] Role of a heterotrimeric G-protein, Gi2, in the corticogenesis: possible involvement in periventricular nodular heterotopia and intellectual disability.2016
Author(s)
Hamada, N., Negishi, Y., Mizuno, M., Miya, F., Hattori, A., Okamoto, N., Kato, M., Tsunoda, T., Yamasaki, M., Kanemura, Y., Kosaki, K., Tabata, H., Saitoh, S., Nagata, K.-I.
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Journal Title
J. Neurochem.
Volume: 140
Pages: 82-95
DOI
Peer Reviewed
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