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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

Research Project

Project/Area Number 20K06667
Research InstitutionKyoto University

Principal Investigator

山田 真弓  京都大学, 医生物学研究所, 特定准教授 (50583457)

Project Period (FY) 2020-04-01 – 2023-03-31
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
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。

  • Research Products

    (6 results)

All 2023 2022

All Journal Article (3 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Peer Reviewed: 3 results,  Open Access: 3 results) Presentation (3 results) (of which Invited: 1 results)

  • [Journal Article] Separate optogenetic manipulation of Nerve/glial antigen 2 (NG2) glia and mural cells using the NG2 promoter.2023

    • Author(s)
      Oishi M., Stefan P., Yamazaki Y., Unekawa M., Adachi R., Yamada M., Imayoshi I., Abe Y., Steinhauser C., Tanaka F. K.
    • Journal Title

      Glia

      Volume: 71 Pages: 317-333

    • DOI

      10.1002/glia.24273

    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Enhancement of Vivid-based photoactivatable Gal4 transcription factor in mammalian cells.2023

    • Author(s)
      Nagasaki C. S., Fukuda D. T., Yamada M., Suzuki III. Y. Kakutani R., Guy. T. A., Imayoshi I.
    • Journal Title

      Cell Structure and Function

      Volume: 48 Pages: 31-47

    • DOI

      10.1247/csf.22074

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Functional rejuvenation of aged neural stem cells by Plagl2 and anti-Dyrk1a activity.2022

    • Author(s)
      Kaise T., Fukui M., Sueda R., Piao W., Yamada M., Kobayashi T., Imayoshi I., Kageyama R.
    • Journal Title

      Genes and Development

      Volume: 36 Pages: 23-37

    • DOI

      10.1101/gad.349000.121.

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Presentation] 光操作技術とNGS解析を用いた、神経幹細胞の制御メカニズムの解明2022

    • Author(s)
      山田真弓
    • Organizer
      第18回成体脳新生ニューロン懇談会
  • [Presentation] 遺伝子発現の光操作技術の開発と応用2022

    • Author(s)
      山田真弓
    • Organizer
      第45回日本分子生物学会
    • Invited
  • [Presentation] 光操作技術を用いた神経幹細胞の制御メカニズムの解析2022

    • Author(s)
      山田真弓、長崎真治、Seongchun Yang、今吉格
    • Organizer
      Neuro2022

URL: 

Published: 2023-12-25  

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