Functional identification of genes responsible for human neural evolution by in vitro differentiation of chimpanzee iPSCs

2018 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 16K07533
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Research Field: Physical anthropology
• Research Institution: Kyoto University
• Principal Investigator: Imamura Masnaori 京都大学, 霊長類研究所, 助教 (80567743)
• Research Collaborator: KITAJIMA Ryunosuke ; KUROKI Kota ; ITO Tatsuya ; NAKAI Risako ; OKADA Sawako ; ITO Haruka
• Project Period (FY): 2016-04-01 – 2019-03-31
• Keywords: チンパンジー / iPS細胞 / 神経発生 / ヒト進化

Outline of Final Research Achievements

In this project, we aimed to investigate the molecular foundation underlying human brain evolution. For this aim, we first established chimpanzee and Japanese macaque iPS cells and direct neurosphere formation culture to induce early neural development in vitro. Human, chimpanzee, and Japanese macaque iPS cells underwent sequential early neural development via late epiblast, neuroepithelium, and radial glia by direct neurosphere formation culture. Gene expression profiling identified some developmental stage-specific genes, and one of them exhibited prolonged gene expression pattern in human compared to chimpanzee and Japanese macaque.

Free Research Field

幹細胞生物学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

「ヒト進化」について考える上で、脳発生進化の遺伝子基盤を解明することは不可欠である。しかし、ヒトやチンパンジーの個体を対象とした分子発生生物学的研究には倫理的・技術的限界が多く、現実的ではない。本研究で開発したチンパンジー・ニホンザルiPS細胞およびダイレクトニューロスフェア形成法は、個体では不可能な初期神経発生の研究を細胞培養の形で可能とするものであり、ヒト固有の特性やその分子基盤を解明するための強力なツールとなる。本試みは、ヒト進化生物学/進化医学を確立していくための重要な1歩であると考えられる。