2021 Fiscal Year Annual Research Report
Investigation of molecular basis underlying human evolution by comparing early neural development from chimpanzee and human iPSCs
| Project/Area Number |
19K06864
|
|---|
| Research Institution | Kyoto University |
|---|
Principal Investigator |
今村 公紀 京都大学, 霊長類研究所, 助教 (80567743)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
|
| Keywords | iPS細胞 / 神経発生 / ヒト進化 / チンパンジー / ニホンザル |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
前年度までにヒト/チンパンジー/ニホンザルiPS細胞の初期神経発生（ダイレクトニューロススフェア形成培養）で認められた細胞運命転換タイミングの異時性に着目し、発生動態と相関する遺伝子発現の種間比較解析に取り組んだ。まず、ニホンザルではチンパンジーよりもニューロン分化能の獲得時期が先行する現象について、両種のiPS細胞のダイレクトニューロスフェア形成過程における遺伝子発現の比較解析を実施し、初期神経発生を制御する重要なコア遺伝子の発現は概ね共通していることを明らかにした。一方、チンパンジーでニューロン分化能獲得前に一過的に発現上昇する遺伝子に関しては、ニホンザルで先行した発現またはチンパンジーとは全く異なる発現パターンを示すことを見出した。さらに、ニューロスフェアからニューロン分化を誘導した際、ニホンザルではNOTCHシグナル関連遺伝子の自発的な発現誘導が早期に引き起こされることを明らかにした。従って、初期神経発生のコアネットワークを調節するサブネットワークの違いが、チンパンジーとニホンザルのニューロン分化能獲得時期の種差をもたらしていることが示唆された。また、②チンパンジー初期神経発生過程の遺伝子発現プロファイルを再解析し、ニューロン分化能獲得に関与しうるシグナル伝達経路の絞り込みと薬理学的阻害による機能評価を実施した。さらに、③ヒトiPS細胞の初期神経発生過程のRNA-seqデータの取得も完了し、ヒト/チンパンジー間でのトランスクリプトームの比較解析にも着手している。
以上より、ヒト/チンパンジー/ニホンザルiPS細胞の初期神経発生について、遺伝子発現プロファイルと種特異性の知見が揃い、発生の異時性を制御しうる候補遺伝子/分子機構を幾つか特定することができた。今後はより実証的な機能解析を行うことで、初期神経発生の種差を司る分子基盤の解明を目指す。
|
