哺乳類の脳容積拡大を可能にした頭蓋底の形態進化過程の解明

2021 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 19K07244
• Research Institution: Juntendo University
• Principal Investigator: 古寺 敏子 順天堂大学, 医学部, 非常勤講師 (90822809)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 武智 正樹 東京医科歯科大学, 大学院医歯学総合研究科, 非常勤講師 (10455355)
• Project Period (FY): 2019-04-01 – 2023-03-31
• Keywords: 形態進化 / 軟骨頭蓋 / 神経堤細胞 / 三次元再構築 / Dlx1遺伝子改変マウス

Outline of Annual Research Achievements

本研究の目的は哺乳類胚（マウス、カモノハシ、オポッサム等）及び爬虫類ー鳥類（ヤモリ、ニワトリ等）の軟骨頭蓋の発生を比較発生学的に解析することにより哺乳類の頭蓋底の形態進化を明らかにすることである。
哺乳類の進化において耳前柱がどのように消失したかを軟骨細胞分子マーカーの発現解析から検討していたが、軟骨分子マーカーであるSox9、Col1a2以外の軟骨形成に関わる遺伝子の脳褶曲部位への発現が考えられる結果が示唆された。今後その遺伝子についてもSox9、Col1a2同様遺伝子発現が一過性かどうかの検討を続ける予定である。
前年度のオポッサム胚との比較のために3D再構築用にソメワケササクレヤモリ胚（Paroedura pictus）のHE染色連続切片を準備してあり来年度3D再構築をする。
これまで哺乳類の下垂体直下に形成される軟骨（下垂体軟骨）がニワトリの極軟骨と相同か、新規形成物であるかについて行ったニワトリ胚の蛍光 DiI標識細胞の移動実験と焼却実験から、ニワトリ極軟骨が鰓弓の上顎要素であることが考えられたため鰓弓上顎要素の神経堤細胞がDlx1で標識された遺伝子組み換えマウス（Dlx1-creERT2:R26R)で比較検討を継続していた。
Dlx1遺伝子組み換えマウスの複数個体において、ニワトリの極軟骨に相同な軟骨が軟骨頭蓋の一部に認められていたが、継続実験において個体によるX-gal染色の強弱の差が激しいことがわかった。前年度Dlx1の標識部位が予想外に吻側部位に確認できたことから、引き続き別個体で観察を行なっていたが、これにおいても個体差があったため、この2つについてさらに個体数を増やしDlx1の標識がどの部位で、どの範囲まで及んでいるかを確かめる予定である。

Current Status of Research Progress

4: Progress in research has been delayed.

Reason

2021年度研究室の移動（同所属機関内）に続き所属機関を移動したため、実験できない期間があった。また新たにこれまで同様の実験環境を立ち上げるのに時間がかかってしまい実験進行が滞ってしまった。新規に単孔類、有袋類、鱗竜類胚の入手が困難であったため比較発生学的解析が不十分である。

Strategy for Future Research Activity

単孔類、有袋類、鱗竜類胚において極軟骨が存在するかを、HE染色連続切片による三次元再構築を行い比較発生学的解析を続ける。
マウス胎齢12日胚の耳前柱形成領域においてSox9, Col2a1以外の軟骨形成に関わる遺伝子発現が推測されるので、その発現が一過的であるかを確かめる。

Causes of Carryover

研究室の移動と所属機関の移動のために実験が中断する期間があったこと、新しい場所での実験の立ち上げに時間がかかったことにより実験が順調に進まなかった。
前年度できなかった3D可視化解析ソフトとソフトを入れるためのパソコンの購入を計画している。