2023 Fiscal Year Final Research Report

Positional and quantitative regulation of the central nervous cells by interaction of pattern formation, proliferation and differentiation timing

Research Project

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Project/Area Number	20H03263
Research Category	Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
Allocation Type	Single-year Grants
Section	一般
Review Section	Basic Section 44020:Developmental biology-related
Research Institution	Nara Institute of Science and Technology
Principal Investigator	Sasai Noriaki 奈良先端科学技術大学院大学, 先端科学技術研究科, 准教授 (80391960)
Co-Investigator(Kenkyū-buntansha)	磯谷綾子奈良先端科学技術大学院大学, 先端科学技術研究科, 准教授 (20444523) 近藤亨北海道大学, 遺伝子病制御研究所, 教授 (30270573) 別所康全奈良先端科学技術大学院大学, 先端科学技術研究科, 教授 (70261253) 白井学国立研究開発法人国立循環器病研究センター, オープンイノベーションセンター, 室長 (70294121)
Project Period (FY)	2020-04-01 – 2023-03-31
Keywords	ソニック・ヘッジホッグ / Phc1 / コンピテンス / ES細胞 / Prominin-1 / 大脳腹側部
Outline of Final Research Achievements	The central nervous system contains a large number of neurons and their related cells, and their position and quantity are precisely determined. This depends on the precise control of differentiation from stem cells and fate determination of proliferation, differentiation, and survival of neural progenitor cells by signal molecules. In this study, we mainly focused on Sonic Hedgehog and BMP signals in stem cell differentiation and embryonic development, and identified genes involved in each differentiation step, and revealed their functions. We additionally sought to elucidate the mechanism of the functional maintenance of postnatal neural tissue. For this purpose, we identified genes whose expression changes in the early stages of retinal disease. Furthermore, we succeeded in exogenously controlling the expression of these genes, and compensating optic function.
Free Research Field	発生生物学
Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements	胚発生においてシグナル因子が前駆細胞の運命決定に関与することはよく知られたことだが、本研究から、シグナル因子が運命決定だけでなく、前駆細胞の増殖・分化・生存にも関与していることが明らかになったことにより、シグナル因子の新しい機能の一端が明らかにできた。神経系の構築不全や機能異常は重篤な疾患や障害につながるため、それに関わる制御因子や機能を明らかにすることは重要である。今回の研究から、器官サイズの制御をはじめとする器官構築の分子基盤が明らかになった。また、遺伝性眼疾患が生じる細胞生物学的メカニズムの一端が明らかになったことは、今後の難治性疾患に対する治療の開発基盤にもつながるものである。