細胞系譜のライブ追跡手法による、脊髄神経細胞分化機構の解析

2013 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 23300123
• Research Institution: Okazaki Research Facilities, National Institutes of Natural Sciences
• Principal Investigator: 東島 眞一 大学共同利用機関法人自然科学研究機構(岡崎共通研究施設), 岡崎統合バイオサイエンスセンター, 准教授 (80270479)
• Project Period (FY): 2011-04-01 – 2015-03-31
• Keywords: ゼブラフィッシュ / イメージング / 細胞系譜 / 神経分化 / 脊髄

Outline of Annual Research Achievements

脊髄においては、まず、脊髄の発生期に背腹軸に沿って進化的に保存された転写因子がドメイン状に発現し、各ドメインからそれぞれ特徴的な神経細胞が誕生する。さらに、各ドメインから複数のサブタイプの神経細胞が誕生することが示唆されているが、その詳細はよくわかっていない。そこで、我々はドメイン内の多様性がどのように作られているのかを明らかにすることを目的とし、dbx1を発現するp0ドメイン、およびgsh1という転写因子を発現するpd4-5ドメインから誕生する神経細胞のサブタイプがどのような法則に基づいて誕生するのかを調べた。
dbx1トランスジェニックフィッシュを用いた解析により、p0ドメインからは、３種類のグルタミン酸作動性の興奮性細胞と２種類の抑制性細胞（グリシン作動性とGABA作動性の神経細胞）が誕生することを明らかとなった。次に、その多様性がどのような法則に基づいて作り出されるのかを明らかにするため、長期タイムラプスイメージングを行った。その結果、興奮性細胞と抑制性細胞は異なる前駆体細胞から誕生することを明らかにした。さらに、3種類の興奮性細胞のうち、1種類は特別な前駆体細胞から分裂を伴わず、他の細胞の分化するタイミングに先駆けて分化し、残りの2種類の興奮性細胞は同じ前駆体細胞が時間とともに異なる２種類の興奮性細胞を生み出すことを明らかにした。
次に、pd4-5ドメインから誕生する神経細胞を、gsh1トランスジェニックフィッシュを用いて調べた。その結果、３種類のグルタミン酸作動性の興奮性細胞と２種類の抑制性細胞（グリシン作動性とGABA作動性の神経細胞）が誕生することを明らかにした。次に、その多様性がどのような法則に基づいて作り出されるのかを明らかにするため、タイムラプスイメージングを行った。その結果、興奮性細胞と抑制性細胞は異なる前駆体細胞から誕生することを明らかにした。

Research Progress Status

26年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

26年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] Efficient generation of knock-in transgenic zebrafish carrying reporter/driver genes by CRISPR/Cas9-mediated genome engineering (2014)
  • Author(s): Kimura, Y., Hisano, Y., Kawahara, A., and Higashijima, S.
  • Journal Title: Scientific Reports Volume: 4 Pages: 6545
  • DOI: 10.1038/srep06545
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Transgenic tools to characterize neuronal properties of discrete populations of zebrafish neurons (2013)
  • Author(s): Satou, C., Kimura, Y., Hirata, H., Suster, M.L, Kawakami, K., and Higashijima, S.
  • Journal Title: Development Volume: 140 Pages: 3927-3931
  • DOI: 10.1242/dev.099531
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Hindbrain V2a neurons in the excitation of spinal locomotor circuits during zebrafish swimming (2013)
  • Author(s): Kimura, Y., Satou, C., Fujioka, S., Shoji, W., Umeda, K., Ishizuka, T., Yawo, H., and Higashijima, S.
  • Journal Title: Current Biology Volume: 23 Pages: 843-849
  • DOI: 10.1016/j.cub.2013.03.066
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Presentation] Functional analysis of locomotor circuits in the spinal cord and brainstem in zebrafish (2014)
  • Author(s): Higashijima, S.
  • Organizer: International Society for Neuroethology
  • Place of Presentation: 北海道、札幌、札幌コンベンションセンター
  • Year and Date: 2014-07-30
  • Invited