2018 Fiscal Year Annual Research Report
長鎖ノンコーディングRNAを介した遺伝子発現制御による霊長類特異的脳機能分化
| Project/Area Number |
18J21142
|
|---|
| Research Institution | Kyushu University |
|---|
Principal Investigator |
亀田 朋典 九州大学, 医学系学府, 特別研究員(DC1)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2018-04-25 – 2021-03-31
|
| Keywords | 非コードRNA / エピジェネティクス / 神経幹細胞 |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
げっ歯類と霊長類の間では、ほとんどの遺伝子セットを共通に利用していながら、脳の形態・機能的な違いは明らかであり、その違いを生み出す分子メカニズムについてはほとんど分かっていない。そこで、タンパク質コード遺伝子と比べて種間多様性に富むnoncoding RNAに着目し、特にエピゲノム変化を生み出す能力のあるpromoter-associated noncoding RNA (pancRNA) 群が脳の多様性創出に寄与しているのではないかと考えた。本研究ではRNA依存性遺伝子活性化機構に着目することで、種にしたがった脳神経機能獲得の分子基盤を明らかにすることを目的とした。
本課題の骨子である、種特異的pancRNAの機能検定を強力に推進する技術の確立について、pancRNAの影響解析に用いるため、大脳皮質三次元培養法の構築を試みた。マウスES細胞を用いてNature protocolの手法にWnt阻害剤と細胞外マトリックスを培地中に添加する方法を組み合わせたところ、大脳皮質の層マーカーが脳室帯、脳室下帯、皮質板という順に層構造を形成していることを確認することができた。またヒトiPS細胞についても、胚様体を形成し、神経誘導後マトリゲルに埋め込み、神経の増殖、成熟を行うことで層構造を形成し、培養日数が経過するにつれて各層の厚みが増していくことが確認できた。これらの結果から、大脳の発生過程をマウス、ヒトともに模倣することに成功した。またマルチ電極アレイ細胞外電位記録システムを用いて脳オルガノイドの神経活動の計測にも成功した。加えて、マウス胎仔期大脳のシングルセルRNA-seqデータから神経幹細胞におけるpancRNA-mRNAペアの発現をプロファイルするパイプラインも構築した。霊長類大脳オルガノイドと比較が可能となり、種特異的pancRNAの機能解析を強力に進めるための準備を整えた。
|
| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
本年度の研究より種特異的pancRNAによる大脳発生への影響解析を行う大脳皮質三次元培養法の実験系とシングルセル解析の解析パイプラインの構築が完成した。またCRISPR/Cas9システムを用いたES・iPS細胞へのゲノム編集の実験系も構築済みであり、おおむね順調に進展していると考える。
|
| Strategy for Future Research Activity |
公共のマウス及びヒト神経幹細胞のRNA-seqデータも統合することで、霊長類特異的に強い機能を期待できるpancRNAを効率よくピックアップしており、これによりCRISPR/Cas9システム、大脳皮質三次元培養法を用いたスクリーニングを迅速化したいと考えている。
|
