2020 Fiscal Year Research-status Report
高等哺乳動物における進化的なoRG獲得の分子機構の解明
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20K15898
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| Research Institution | Kanazawa University |
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Principal Investigator |
松本 直之 金沢大学, 医学系, 協力研究員 (20774756)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | 大脳皮質 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
ヒトなどの高等哺乳動物の発達した大脳皮質には、発達期に外側脳室下帯(OSVZ)と呼ばれる神経前駆細胞領域が存在する。このOSVZには外側放射状グリア(oRG)細胞と呼ばれる高等哺乳動物に特徴的な神経前駆細胞が存在しており、oRG細胞の進化的な増加が高等哺乳動物における大脳皮質の拡大及び高次脳機能の獲得基盤と考えられている。そこで本研究では、OSVZなど発達した大脳皮質を持つ哺乳動物フェレットを突破口として、oRG細胞の分化制御の分子機構解明を目指している。過去にヒトのoRG細胞に発現する遺伝子の網羅的な解析結果が報告されている。そこで、公開されているこれらのデータベースを活用し、oRG細胞において発現が高い遺伝子群、そのなかでも特に細胞増殖・分化に関連する遺伝子に焦点を絞った結果、sonic hedgehog(Shh)シグナルがoRG細胞で活性化していることを見いだした。おもしろいことに、子宮内電気穿孔法を用いてフェレット大脳皮質でShhシグナルを活性化するとoRG細胞は増加し、逆に抑制するとoRG細胞が減少することを見いだした。さらにShhシグナルを活性化すると脳回が増加し、逆に抑制すると脳回形成が抑制されることを見いだした。今後は、ShhシグナルがoRG細胞へどのような影響を及ぼすか解析を続ける。本研究で得られる成果は、高等哺乳動物に特徴的なoRG獲得機構の解明といった神経科学への貢献のみならず、脳異常疾患の病態解明にも発展するなど社会的波及効果も大きい。
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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
データベースを活用し、oRG細胞において発現が高い遺伝子群、そのなかでも特に細胞増殖・分化に関連する遺伝子に焦点を絞った結果、sonic hedgehog(Shh)シグナルがoRG細胞で活性化していることを見いだした。おもしろいことに、子宮内電気穿孔法を用いてフェレット大脳皮質でShhシグナルを活性化するとoRG細胞は増加し、逆に抑制するとoRG細胞が減少することを見いだした。さらにShhシグナルを活性化すると脳回が増加し、逆に抑制すると脳回形成が抑制されることを見いだすなど、oRG細胞を制御するメカニズムの解明が順調に進んでいる。
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| Strategy for Future Research Activity |
ShhのフェレットのホモログをPCRで単離し、oRG細胞が存在する生後1日齢のフェレット大脳皮質切片を用いてin situ hybridizationを行う。また胎生33日齢のフェレット大脳皮質へShhもしくはShh阻害分子の遺伝子導入を行い、oRG細胞が観察される胎生37日齢に免疫組織染色法により神経前駆細胞(Pax6, Tbr2)と細胞増殖(Ki67, phospho-histone H3)の各種マーカーを解析する。
oRG細胞はフェレットやサル、ヒトなどの高等哺乳動物の大脳皮質には多く存在するが、マウスにはほとんどないことが知られている。そこでShhをマウス大脳皮質に導入し、oRG細胞をマウスで分化誘導できるか検討する。具体的には胎生13日齢のマウス大脳皮質に対し、子宮内電気穿孔法を用いてShhコンストラクトを導入する。その後、胎生17日齢で脳を取り出し、免疫組織染色法によりoRG細胞の増加が起こるか解析する。
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