2014 Fiscal Year Annual Research Report
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24300138
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| Research Institution | National Center of Neurology and Psychiatry |
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Principal Investigator |
星野 幹雄 独立行政法人国立精神・神経医療研究センター, 神経研究所病態生化学研究部, 部長 (70301273)
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| Project Period (FY) |
2012-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | 神経化学 / 小脳 / 発生 / 幹細胞 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
我々は、Atoh1およびPtf1aにそれぞれ相互にPtf1aおよびAtoh1をノックインしたマウス系統を作製し、Atoh1およびPtf1aがそれぞれ脳室帯と菱脳唇に異所性に発現するようにした。その結果、前者のマウスでは脳室帯から興奮性神経細胞が生まれ、後者では菱脳唇から抑制性神経細胞が生まれた。すなわち、Atoh1およびPtf1aが、それぞれ興奮性神経細胞および抑制性神経細胞を生み出すのに十分であるということが証明された。この結果は、Journal of Neuroscience誌に掲載された(2014)。次に、我々は、E12での発生途上の小脳原基のPtf1aを発現する領域の中に、さらにOlig2およびGsx1(Gsh1)という転写因子を発現するサブドメインがあることを見いだした。さらに、遺伝学的短期的リニエージ解析を行ったところ、Olig2陽性神経幹細胞からはプルキンエ細胞が、Gsx1陽性神経幹細胞からはPax2陽性介在神経細胞が選択的に生み出されるということを明らかにした。また中期的リニエージ解析により、「プルキンエ細胞(PJC)産生神経幹細胞」から「Pax2 IN産生神経幹細胞」への「時間形質の遷移」が起こっていることを明らかにした。遺伝子改変マウスの表現系から、Olig2およびGsx1が「PJC産生幹細胞」から「Pax2 IN産生幹細胞」の時間的形質変化を抑制および加速していることが示唆された。この結果は、Nature Communications誌に掲載された(2014)。また、興奮性神経細胞を生み出す菱脳唇の時間形質の遷移を司る転写因子のスクリーニングにより、候補分子が複数取られた。
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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
小脳の抑制性神経細胞は複数種類あるが、それらが生み分けられるしくみについて、幹細胞の空間形質および時間形質という視点からおおむね明らかにできた。前者は、Journal of Neuroscience誌に掲載され、後者はNature Communications誌に掲載された。また、これら二つの成果は、様々なメディアで取り上げられた。以上から、研究は順調に進んでいると考えられる。しかし、興奮性神経細胞を生み出す神経幹細胞の時間形質については、完全に明らかにするとこまでは至らなかった。
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| Strategy for Future Research Activity |
抑制性神経細胞系の解析はおおむね完了したので、今後は興奮性神経細胞系の解析に重点をおいていきたい。特に、細胞周期の停止と神経細胞分化のメカニズムを明らかにするために、興奮性神経細胞である小脳顆粒細胞前駆細胞(GCPs)の系をモデルに研究を行う。GCPsの遺伝子発現、細胞周期、および細胞形態や移動様式について調べ、外顆粒層の内部においてGCPsがいかにして細胞周期を継続あるいは停止して顆粒細胞へと分化していくのか、その動態について詳細に解析する。また、さまざまな遺伝子発現について調べる過程で、GCPsの細胞周期の継続あるいは離脱に関わる可能性のある候補遺伝子を抽出し、遺伝子導入法やノックアウト(KO)／ノックダウン(KD)法によってその機能を検証し、GCPsから顆粒細胞へと「細胞周期を停止し分化」する分子機構について明らかにする。GCPsの研究で得られた知見からは、中枢神経系全体で共通の神経前駆細胞の増殖と分化のバランスの制御機構の解明につながるのではないかと考えている。
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| Causes of Carryover |
本研究は、動物モデルの作成などが当初計画よりも少し遅れたために、研究計画書に記載した当初の研究計画を達成するのに予定の期間よりも時間がかかることになった。そのため、その分の物品費として未使用額が発生した。これに伴って海外での成果の発表がずれてしまうため、旅費の未使用額が発生した。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
海外での成果発表の旅費のために65万。また興奮性神経細胞発生の解析について必要な、試薬類、プラスチック類のために135万を使う予定である。
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[Journal Article] In utero gene therapy rescues microcephaly caused by Pqbp1-hypofunction in neural stem progenitor cells2014
Author(s)
Ito H, Shiwaku H, Yoshida C, Homma H, Luo H, Chen X, Fujita K, Musante L, Fischer U, Frints S G M, Romano C, Ikeuchi Y, Shimamura T, Imoto S, Miyano S, Muramatsu S-I, Kawauchi T, Hoshino M, Sudol M, Arumughan A, Wanker E E, Rich T, Schwartz C, Matsuzaki F, Bonni A, Kalscheuer V M, Okazawa H
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Journal Title
Molecular psychiatry
Volume: 20
Pages: 459-471
DOI
Peer Reviewed
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[Journal Article] Cdk5 and its substrates, Dcx and p27kip1, regulate cytoplasmic dilation formation and nuclear elongation in migrating neurons2014
Author(s)
Nishimura YV, Shikanai M, Hoshino M, Ohshima T, Nabeshima Y, Mizutani K, Nagata K, Nakajima K, Kawauchi T
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Journal Title
Development
Volume: 141
Pages: 3540-3550
DOI
Peer Reviewed
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[Journal Article] Cytoskeletal regulation by AUTS2 in Neuronal migration and neuritogenesis2014
Author(s)
Hori K, Nagai T, Shan W, Sakamoto A, Taya S, Hashimoto R, Hayashi T, Abe M, Yamazaki M, Nakao K, Nishioka T, Sakimura K, Yamada K, Kaibuchi K, Hoshino M
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Journal Title
Cell Reports
Volume: 9
Pages: 2166-2179
DOI
Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
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