2019 Fiscal Year Research-status Report
Developmental mechanisms of the cerebral cortex in ferrets
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18K19376
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| Research Institution | Kanazawa University |
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Principal Investigator |
新明 洋平 金沢大学, 医学系, 准教授 (00418831)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
河崎 洋志 金沢大学, 医学系, 教授 (50303904)
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| Project Period (FY) |
2018-06-29 – 2021-03-31
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| Keywords | フェレット / 脳回 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
ヒトなどの高等哺乳動物では大脳皮質は特に発達しており、表面には明瞭なしわ（脳回）が存在する。脳回の獲得は脳機能の発達の基盤であると考えられており、従ってその形成メカニズムの解明は神経科学の重要研究課題の一つである。最近我々は、子宮内電気穿孔法とCRISPR/Cas9システムとを組み合わせることにより、脳回を持つフェレットの大脳皮質において遺伝子ノックアウト法を確立した。本研究では、この独自技術を用いて脳回形成機構の解明を目指す。最初に、ヒト滑脳症の原因遺伝子として知られているCdk5遺伝子を標的として、脳回形成機構の解析を行った。妊娠31日目のフェレット大脳皮質にCdk5に対するCIRSPRコンストラクトを子宮内電気穿孔法により導入した。その結果、脳回の低形成が観察された。これらの結果から、Cdk5が脳回形成に必須であることが明らかとなった。次に、大脳皮質の層特異的にCdk5の機能を阻害し、どの層の神経細胞の移動が脳回形成に重要であるかを調べた。層特異的にCdk5を機能阻害するために、優性不能型Cdk5 (Dn-Cdk5)を発現するプラスミドを用いた。重要なことに、異なる時期にDn-Cdk5を子宮内電気穿孔法により導入すれば、大脳皮質層特異的にCdk5の機能を阻害できる。実際、妊娠31日目では5/6層、34日目では4層、37日目では2/3層の神経細胞にDn-Cdk5を導入できる。それぞれの時期にDn-Cdk5を導入し生後16日目で脳を固定し、組織学的解析を行った。その結果、2/3層の神経細胞にDn-Cdk5を導入した個体において脳回の低形成が見られた。一方、Dn-Cdk5を5/6層もしくは4層に導入した個体では脳回形成に顕著な異常は見られなかった。これらの結果から、2/3層の神経細胞の移動が脳回形成により重要であることが示唆された。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
Cdk5遺伝子に着目して脳回形成機構の一端を解明できた。一方、他の遺伝子の解析がやや遅れている。
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| Strategy for Future Research Activity |
Cdk5以外の遺伝子においても同様の手法を用いて解析する。
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| Causes of Carryover |
フェレットにおけるDraxinの機能解析の結果、当初の予想に反し、大脳皮質へのDraxin CRISPRプラスミドの導入では、軸索走行に顕著な異常が観察されなかった。研究遂行上、この原因の本質を見極めることが不可欠であることから、フェレット大脳皮質におけるノックアウト技術の条件検討を行う必要が生じた。研究に必要な物品費に使用する。
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