Controlling bi-directional Notch-Delta signalling in hippocampal neural stem cells to enhance the self-renewal and the neurogenesis

2022 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 20K21913
• Research Institution: National Institute of Health Sciences
• Principal Investigator: 大久保 佑亮 国立医薬品食品衛生研究所, 毒性部, 主任研究官 (80596247)
• Project Period (FY): 2020-07-30 – 2023-03-31
• Keywords: Delta-Notchシグナル / 神経新生 / AAV / Multivalent ligands / シグナルの賦活化

Outline of Annual Research Achievements

記憶障害やうつ病などの社会的に治療要請が高い疾患と海馬神経新生低下との関連が指摘されており、治療を目指し様々な神経新生賦活化法が研究されている。しかし、単に神経新生を促進するだけでは後に神経幹細胞数や神経新生能の減少を伴うことが報告されており、副作用が懸念される。そのため、まず神経幹細胞の自己複製を、次に神経新生を賦活化する2段階の手法を開発する必要がある。Notchシグナルは神経幹細胞の自己複製を促進することが知られるが、一方で研究代表者はNotchとは逆方向のDeltaシグナルが神経幹細胞の神経分化を促進することを発見した。そこで、タンパク質のクラスター化技術を用いシグナル伝達能を高めたクラスター化Deltaタンパク質によりNotchシグナルを刺激し、神経幹細胞の自己複製賦活化を試みる。次に神経幹細胞特異的に感染する変異型アデノ随伴ウイルス(Adeno-associated virus: AAV)用いDeltaシグナルを活性化させ、神経新生を賦活化する。
まず、神経前駆細胞の増殖を促進するためにDelta like 1(Dll1)細胞外タンパク質をヒアルロン酸にナノスケールで重合したMultivalent Dll1を作製した。ラット神経前駆細胞を用いNotch活性化能をHes1 mRNAの発現変化で検証し、それらの細胞増殖の促進作用を検討した。その結果、適切なNotchシグナルの活性化により細胞増殖が亢進することが明らかになった。次に、Deltaシグナルを活性化するとともに感染細胞をGFPにより標識する変異型AAVを作製した。変異型AAVはラット神経前駆細胞を用いて神経系への感染能を確認した。ステレオタキシック装置を用いた海馬へのAAVの注入により、海馬においてGFPの発現が確認された。今後は、本研究で決定した条件を基にin vivo神経新生の賦活化法を開発する。