2022 Fiscal Year Annual Research Report
新規光操作システムを用いた、神経幹細胞の分化制御メカニズムの解析
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20K06667
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
山田 真弓 京都大学, 医生物学研究所, 特定准教授 (50583457)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | 神経幹細胞 / ニューロン分化 / 光操作 / 転写因子 / 遺伝子発現 / 細胞増殖 / RNAシークエンス解析 / 遺伝子ネットワーク |
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| Outline of Annual Research Achievements |
中枢神経系の発生過程において、多分化能を持つ神経幹細胞からニューロンやグリア細胞が順次生み出され、複雑な脳組織が構築されていく。このような神経幹細胞の細胞増殖・分化過程で、分化運命決定を制御する遺伝子群が振動発現などのダイナミックな発現動態を示すことが明らかになってきており、それらが細胞増殖や分化の正確さやタイミングを制御する重要な役割を担っていることが示唆されている。しかしながら、分化運命決定因子が示すダイナミックな発現変動パターンやその機能的意義は未だ不明な点が多い。本研究課題では、光作動性Tetシステム(PA-Tet-ON 2.0)を用いて、神経幹細胞において分化運命決定因子であるbHLH 型転写因子Ascl1のダイナミックな発現パターンを光操作により人工的に創出し、神経幹細胞の増殖およびニューロン分化過程におけるAscl1下流遺伝子の探索を実施した。具体的には、レンチウイルスベクターを用いて、Ascl1-floxedマウス由来の培養神経幹細胞にPA-Tet-ON 2.0システムを導入し、セルソーター等を用いて、光操作によってAscl1発現を制御可能な細胞のクローン化に成功した。このクローン細胞を用いることによって、Ascl1の遺伝子発現制御をこれまでよりも厳密に制御することができ、さらに長期の分化誘導実験を実施することも可能となった。異なる光照射条件を用いることによって、Ascl1の振動発現あるいは蓄積発現を誘導し、それぞれ細胞増殖とニューロン分化を促進させることができた。このようにして、光操作によりAscl1振動発現あるいは蓄積発現を誘導した細胞を用いて、RNAシークエンス解析を実施し、新規のAscl1下流遺伝子を抽出した。さらに、Ascl1やその下流遺伝子が構成する遺伝子ネットワークを推定することができた。
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