2021 Fiscal Year Research-status Report
子宮内ライフ観察を用いた頭部形成機構の研究：脳原基内外の細胞の会合と協働
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20K07224
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| Research Institution | Fujita Health University |
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Principal Investigator |
田崎 加奈子 (齋藤加奈子) 藤田医科大学, 医学部, 講師 (50746906)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | 神経幹細胞 / マウス頭部発生 / ライブ観察 / ニューロン |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は、マウス胎仔頭部のイメージングを通じて、研究対象が一定の範囲に限局される一部の組織だけに焦点を当てるのではなく、脳原基、血管、顎顔面、間充織、感覚器原基など、異なる種類の細胞群の時空間的関係性を、定量的に明らかにすることを目指すため、「異なる細胞タイプが勢揃いしている」ことを意識して、「異種細胞群が勢揃いした状況での集団動態は、どうなっているのか」ということを、脳原基から頭部全体に視野を広げて、観察する。このために、全体の核を可視化できるH2B-mCherryマウス用い脳原基発生早期マウス胎仔にてライブイメージングをおこなった。また、子宮内エレクトロポレーション法を用いて細胞を可視化しすることで、組織内での関わり合いを維持しつつ、一細胞レベルでの観察をおこなっている。
こうして得た「記録」は、脳のみならず、頭部のさまざまな器官形成のしくみの新しい理解をもたらすと予想される。
さらに、力学的な観点からも考察した。発生初期、頭部の各々の領域が拡張しつつ、折り畳まれるなど、全体として劇的な変化を見せる。この変化をもたらすには、細胞自身の遺伝子発現など内因的要因と、近隣細胞・組織から受ける外因的要因があると考えられる。その外的要因の一つとして 脳を囲む表皮・結合組織に注目して、脳、頭部組織の形態の変化をリアルタイムでの観察を行った。
これら主な成果を Cell Dynamics 誌に共同第一著者として報告した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
脳原基内の動態、主には、下垂体、視床下部等の、異なる器官の会合・協働の様子を捕らえるため、全体の核を可視化できるH2B-mCherryマウス用い、形態的な変化があらわれ始める脳原基発生早期マウス胎仔にてライブイメージングをおこない、分裂や移動等の動態を捕らえ、それぞれ領域が互いに縄張り争いをするかの様に組織形態を変化させる様子を観察した。また、これらの成果をより確実なものにするため、報告例の少ない間脳（将来の視床下部領域）への子宮内エレクトロポレーション法を用い、組織内での関わり合いを維持しつつ、細胞を可視化し、一細胞レベルでの観察を行い、異なるニューロンの移動様式を数例確認することができた。
さらに、マウス頭部発生時における、脳原基形成を力学的な観点からも考察し、『発生早期の脳と周囲組織の間の力学的な「引き伸ばし・押し込め」関係と協働性』についての成果として、Cell Dynamics 誌に共同第一著者として報告した。
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| Strategy for Future Research Activity |
これまでに蓄積したデータを定量的に分析すると共に、結果を裏付けるため、これらの動態に関わる原因候補分子の抑制及び促進を、子宮内エレクトロポレーション法を用いて細胞レベルでおこなう。その結果より『ターゲットとなる細胞の動きを抑制・促進すると、周辺細胞・組織はどの様な動態を示すのか』、その影響を解析する。これと並行して、化学的（薬剤等）および物理的な（伸張・圧縮させるなど組織に対する負荷）な刺激を加え、ライブ観察下にある組織の中の細胞の挙動に何らかの変調が認められるか、リアルタイムで観察する。さらに、これまでの結果と合わせて、固定標本や細胞株等を用いたvitro系実験と組み合わせる事で、ターゲット組織と近隣細胞の正常発生過程における関わり合いを裏付ける。これにより、より深い知見を得る事ができるのではないかと推測する。さらに、もし細胞動態や組織形態の変化が認められれば、同様に得た生後マウスを、歩行など行動学的検査に供する。
また、脳原基以外にも、網膜、末梢神経など、比較的観察がしやすいと予想される箇所の細胞動態の観察も行ない、脳組織細胞の報告とは別の論文としての出版をめざす。
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| Causes of Carryover |
顕微鏡の設備使用料等についても、予備実験及び準備を当研究室で大半を行ったあとに共同使用設備室で行う事で、当初予定していた額より大幅に節約する事が出来たので、本実験として今年度使用するため。
コロナ感染症防止のため、学会が全てweb開催になったため、旅費の必要がなくなった。
また、前年度に所属機関変更のため、科研費を使用できる様になるのに時間を要したため。
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