2018 Fiscal Year Annual Research Report
Exploring the evolutionary origin of mammalian pallial regions by comparative developmental analysis
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17H03552
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| Research Institution | Kyoto Prefectural University of Medicine |
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Principal Investigator |
野村 真 京都府立医科大学, 医学(系)研究科(研究院), 准教授 (10323007)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | 外套 / DVR / Sonic hedgehog / 進化 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
羊膜類における大脳外套の形態的多様性の発生基盤を明らかにするため、本年度は哺乳類、爬虫類、鳥類の各系統に属する動物胚（マウス、ソメワケササクレヤモリ、スッポン、ニワトリ）の大脳外套領域におけるSonic hedgehogシグナル活性を伝達する遺伝子の発現解析を in situ hybridization法により行った。その結果、Sonic hedgehog の受容体である Patched1 はマウスでは外套下領域に限局して発現し、かつPatched2の発現は大脳元基ではまったく発現が観察されなかった。一方ニワトリ胚ではPached2の発現はマウスと同様に外套下領域のみで発現が見られたが、Patched2 が予定DVR領域を含む腹側・外側外套で強く発現していた。またソメワケササクレヤモリやスッポンでは Patched1が予定DVR領域で発現が確認された。さらにSonic hedgehogシグナルを検出するリポーターベクター (GliBS-dGFP) をソメワケササクレヤモリ胚の大脳に導入した結果、予定DVR領域でリポーターの活性を確認することに成功した。これらの結果より、爬虫類・鳥類胚では外套下のみならず外套領域でもSonic Hedgehog シグナルが活性化されていること、この活性化にはPatched1 あるいは Patched2 の種特異的な発現制御が関わっている可能性が示唆された。また本年度は、マウスおよびニワトリ胚の背側外套、腹側外套および外套下領域の神経前駆細胞の増殖分化率の違いについて、S期を標識するEdU のパルスラベルにより検討し、それぞれの領域における神経前駆細胞の動態を定量化した結果、特にマウス外套下領域とニワトリDVRにおける前駆細胞の動態の類似性を検出することができた。
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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
爬虫類、鳥類のDVRにおけるPatched1/2の特異的な発現を確認できたこと、爬虫類DVRにおけるhedgehog リポーターの活性が検出できたことにより、Sonic hedgehogシグナルのヘテロクロニックな変化が外套形態の多様性進化に寄与した可能性を裏付ける強固なエビデンスを得ることができた。これにより最終年度にSonic hedgehog経路の人的操作による表現型模写実験に移行できることが可能になったため。
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| Strategy for Future Research Activity |
羊膜類の各系統の胚におけるSonic hedgehogシグナルを人為的に操作することにより、外套形態の表現型模写実験を試みる。具体的には、マウス腹側外套にSonic hedgehog あるいは受容体の恒常活性化型フォームであるSmoM2 をエレクトロポレーション法により強制発現することにより、神経細胞の増殖・分化率の変化、さらにDVR様構造物の誘導がマウス胚で可能かを検討する。また、ソメワケササクレヤモリ、スッポン、ニワトリ胚の腹側外套にリプレッサー型Gli3をエレクトロポレーション法で強制発現しSonic hedgehogシグナルを阻害した場合、これらの胚におけるDVR構造が消失するかを検討する。また、こうした遺伝子操作によりそれぞれの種の外套の形態的変化が誘導された場合、視床からの入力線維の投射パターンの変化を軸索トレーサーを用いて検討する。さらに、種特異的な発現が観察されたPatched1および Patched2 のゲノム配列を比較し、エンハンサー領域の同定とその活性の種間差異についてリポーターアッセイにより検討する。
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