2011 Fiscal Year Annual Research Report
胚性幹細胞由来大脳皮質細胞を用いた脳神経回路網形成および情報処理・伝達法の開発
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21700408
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| Research Institution | Yamaguchi University |
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Principal Investigator |
出口 誠 山口大学, 医学部附属病院, 助教 (10452640)
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| Keywords | 胚性幹細胞 / 大脳皮質錐体細胞 / 領域特異的軸索投射 / 神経回路網 |
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| Research Abstract |
初期胚から樹立される胚性幹(ES)細胞は、分化多能性を維持したまま長期培養が可能であり、細胞移植療法の資源として期待されている。今後幹細胞移植療法を再生医療として臨床応用していく上で、中枢神経系へ移植された神経細胞が宿主神経細胞と同等の情報伝達能力と正確なシナプス結合能力を有する事を証明する必要がある。本研究では、(1)ES細胞が軸索投射性錐体細胞へ分化可能である事、(2)軸索・樹状突起を介した神経解剖学的に正確な神経回路網を構築可能である事、(3)更には脳内神経回路網内で正確な情報伝達・情報処理過程に参加可能である事を証明する事を目的とした。
平成23年度はES細胞由来神経前駆細胞(ES-NPCs)の新生マウスへの移植による錐体細胞への分化・integration能力を評価する事を目的とした。
1)先ず、ES-NPCsを新生マウスの大脳皮質へ移植し、分化能力を評価した。移植されたES-NPCsは、錐体状の細胞体を有し、皮質表層まで伸ばす尖端樹状突起、皮質下白質へ伸張していく軸索を併せ持つ投射性神経細胞へ分化可能である事が示された。またこれらの細胞は大脳皮質第5層の細胞が発現する遺伝子、CTIP2を発現している事が免疫組織学的に証明された。
2)次に、錐体細胞からの樹状突起・軸索を介した正確な局所回路、長距離投射形成能を評価した。当初の予想通り、各皮質野へ移植されたES細胞由来錐体細胞は、運動野からは錐体路へ、感覚野からは視床・上丘腹側へ、視覚野からは外側膝状体・上丘背側へと領域特異的な軸索投射が示された。
以上の結果から、移植された脳皮質部位特異的に自己の軸索を皮質下へ投射し、宿主側の軸索、樹状突起を介した神経回路網へ導入され情報伝達に参画可能である事が証明された。更にこの結果から少なくとも新生マウスにおいては移植細胞が神経回路網構築に参加可能であるとの世界的なコンセンサスとなる事を目標として研究を進める予定である。
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