2019 Fiscal Year Research-status Report
単一細胞レベルで解き明かす、左右非対称なホヤ幼生脳にある神経細胞の発生プログラム
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19K16150
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| Research Institution | Konan University |
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Principal Investigator |
大沼 耕平 甲南大学, 理工学部, 研究員 (70774876)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | ホヤ幼生 / 脳 / 細胞系譜 / 発生メカニズム |
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| Outline of Annual Research Achievements |
中枢神経系の細胞がたった数百しかないホヤ幼生は、行動を生み出す神経回路の形成と働きを、個々の細胞レベルで理解できる優れたモデルである。我々は近年、ホヤ幼生の脳の細胞系譜 (分裂時期・回数や動態)を調べた過程で、脳の左右非対称性が従来の報告よりも複雑であることを見出した。しかし、他の動物も含め、左右非対称な脳を生み出す発生メカニズムは よくわかっていない。そこで本研究では、まずホヤ幼生の脳の細胞系譜を完全に明らかにした上で、脳の発生過程で働くすべての転写因子の発現パターンを単一細胞レベルで明らかにする。そして、脳の神経細胞に注目し、その発生に必須な転写因子をスクリーニングし、それらの因子がつくる遺伝子発現制御ネットワークの解明を目指す。
2019年度は、(1)動物極由来のグルタミン酸作動性ニューロンの細かな細胞系譜と、(2)その発生には転写因子Rxが必要であることを明らかにした。また、(3)脳にあるドーパミン産生細胞の運命決定には、MAPK経路が必要であることもわかった。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
2019年度の計画では、神経板の細胞を発生を追って追跡することで、脳にあるニューロンの細胞系譜を完全に明らかにする予定であった。右側神経板の子孫細胞の追跡は難しくなく、解析によりグルタミン酸作動性ニューロンの細胞系譜がわかった。それに対して、左側は発生の過程で細胞が右側よりも複雑に入り乱れるため、追跡が困難であり、これが「やや遅れる」ことになった理由である。
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| Strategy for Future Research Activity |
＜ホヤ幼生脳の細胞系譜解析＞
昨年度は、10分ごとに固定したホヤ胚を用いて細胞系譜解析をした。この手法だと、わずか10分の間でも発生過程で構造が複雑になる左側の脳の細胞を追えなかった。そこで、左側の特定の細胞を標識し、それを継時的に追うライブイメージング法を利用することで解決を図る。
＜左右非対称な脳を生み出す発生メカニズム解析＞
カタユウレイボヤでは、多くの転写因子の発現パターンが報告されている。しかし、これらのデータは卵膜除去胚から得られているため、正常な脳胞系譜での発現パターンはわかっていない。そこで、神経板期以降の卵膜付きの胚を用いて、脳胞系譜で発現する全143個の転写因子の発現パターンを、蛍光ISHにより、細胞系譜解析で得られた情報を基に 単一細胞レベルで調べる。次に、各種神経細胞マーカーの発現パターンも調べ、各ニューロンの系譜で発現するすべての転写因子をリストに挙げる。この結果をもとにして各ニューロンの系譜で発現する転写因子を特定し、その中で各ニューロンの発生に必要な転写因子をノックダウン法により明らかにする。
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| Causes of Carryover |
新型コロナウィルスの影響で、Addgeneから提供してもらうはずだったサンプルを2019年度内に手に入れることができなかったのが主な理由である（分譲手数料などを科研費で賄う予定だった）。今年度はそのサンプルを分譲してもらい、細胞系譜解析などを進める。
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