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2012 Fiscal Year Research-status Report

大脳皮質神経細胞の運命決定機構の解明

Research Project

Project/Area Number 24500394
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (C)

Research InstitutionThe Institute of Physical and Chemical Research

Principal Investigator

花嶋 かりな  独立行政法人理化学研究所, 大脳皮質発生研究チーム, チームリーダー (80469915)

Project Period (FY) 2012-04-01 – 2015-03-31
Keywords大脳皮質 / 発生・分化 / 脳・神経 / 神経科学 / 転写因子
Research Abstract

高次機能を担う大脳皮質は、神経幹細胞が分裂しながら順次異なるサブタイプを産生することで6層の構造を形成するが、限られた数の神経幹細胞から多様なニューロンが産生される機構については不明な点が多い。本研究では、神経細胞分化において作動する遺伝子プログラムに焦点をあて、大脳皮質ニューロンの運命決定と層特異的分化を制御する分子の同定と機能解析により、大脳皮質の形成原理を理解することを目的としている。2012年度は、マウス大脳皮質の時系列の異なるニューロンの標識と操作を行うための手法を確立した。1)まず大脳皮質神経幹細胞に発現する転写因子の下流にtet-トランスアクチベータおよび誘導型Creリコンビナーゼ(CreER)を挿入したノックインマウスを用い、タモキシフェンとドキシサイクリンの投与により時期特異的レポーター遺伝子の活性化と層ニューロンの標識を行った。2)同様の条件でレポーター活性化後18~24時間の神経前駆細胞をFACSにて単離、マイクロアレイ解析を行い、各サンプルで有意に発現が高い遺伝子を網羅的に同定した。3)これら遺伝子のうち、大脳皮質2/3層および4層のニューロンに発現が高い遺伝子群について胎生14日目から生後7日齢までのマウスを用い、in situハイブリダイゼーションにより時空間的な発現パターンを検証した結果、神経前駆細胞と分化ニューロンでの層特異的発現を確認することができた。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

1: Research has progressed more than it was originally planned.

Reason

2012年度は遺伝学的アプローチによる時系列の異なるニューロンの標識手法を確立し、これを用いて層特異的神経前駆細胞の単離とその遺伝子プロファイルの網羅的同定を進めた。さらにこれらの遺伝子については定量的PCRとin situハイブリダイゼーションにより層特異的な発現パターンを検証し、また複数の遺伝子については既に機能解析実験のためのコンストラクトを作製済みであり、計画は順調に進んでいるといえる。

Strategy for Future Research Activity

2013年度は、スクリーニングにより得られた候補遺伝子について、層特異的ニューロンの分化決定を制御する遺伝子の絞り込みを行い、in vivoでの遺伝子機能欠失や遺伝子過剰発現実験により、大脳皮質神経細胞の分化に重要な転写因子の機能同定とその作用機構について詳細な解析を進める予定である。具体的には各層ニューロンの分化決定および軸索投射のガイダンス機能を子宮内電気穿孔法やスライス培養を用いて解析し、またニューロンの配置異常および樹状突起形態形成に関わる遺伝子について二光子イメージングにより生体脳での観察および定量化による評価を行う。また重要候補分子については遺伝学的手法により遺伝子欠損マウスやCre発現トランスジェニックマウスの作製を進める。

Expenditure Plans for the Next FY Research Funding

該当なし

  • Research Products

    (10 results)

All 2013 2012 Other

All Journal Article (2 results) (of which Peer Reviewed: 2 results) Presentation (8 results) (of which Invited: 4 results)

  • [Journal Article] Robo1 regulates the migration and laminar distribution of upper-layer pyramidal neurons of the cerebral cortex.2013

    • Author(s)
      Gonda, Y., Andrews, W.D., Tabata, H., Namba, T., Parnavelas J.G., Nakajima K., Kohsaka S., Hanashima, C. & Uchino, S.
    • Journal Title

      Cerebral Cortex

      Volume: 23 Pages: 1495-508

    • DOI

      10.1093/cercor/bhs141

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Foxg1 coordinates the switch from nonradially to radially migrating glutamatergic subtypes in the neocortex through spatiotemporal repression.2013

    • Author(s)
      Kumamoto T. et al.
    • Journal Title

      Cell Reports

      Volume: 3 Pages: 931-945

    • DOI

      10.1016/j.celrep.2013.02.023

    • Peer Reviewed
  • [Presentation] Temporal requirement for Robo1 in the development of neocortical pyramidal neurons.2012

    • Author(s)
      Yuko Gonda
    • Organizer
      第35回日本神経科学大会
    • Place of Presentation
      名古屋
    • Year and Date
      20120918-20120921
  • [Presentation] A conditional gene expression system to study layer-specific dendrite development of neocortical pyramidal neurons2012

    • Author(s)
      Yuko Gonda
    • Organizer
      包括脳夏のワークショップ
    • Place of Presentation
      仙台
    • Year and Date
      20120724-20120727
  • [Presentation] The role of Robo1 in the morphological development of cortical upper-layer pyramidal neurons.2012

    • Author(s)
      Yuko Gonda
    • Organizer
      Joint meeting of The 45th Annual Meeting of the Japanese Society of Developmental Biologists & The 64th Annual Meeting of the Japanese Society for Cell Biology
    • Place of Presentation
      神戸
    • Year and Date
      20120528-20120531
  • [Presentation] Neuronal Specification in Establishing Mammalian Neocortical Circuits.

    • Author(s)
      Carina Hanashima
    • Organizer
      シンポジウム 'Neocortical Development and Circuit Formation' 第36回日本神経科学大会・第53回日本神経化学会大会・第20回日本神経回路学会大会 合同大会 (Neuro2013)
    • Place of Presentation
      京都
  • [Presentation] Temporal and Spatial Control of Neuronal Identity in the Brain.

    • Author(s)
      Carina Hanashima
    • Organizer
      MRC Centre for Developmental Neurobiology
    • Place of Presentation
      London UK
    • Invited
  • [Presentation] Regulation of Neuronal Subtype Identity Transition in the Cerebral Cortex.

    • Author(s)
      Carina Hanashima
    • Organizer
      シンポジウム ‘Mechanism of multipotency of neural stem/progenitor cells’ 第35回日本神経科学大会
    • Place of Presentation
      名古屋
    • Invited
  • [Presentation] Non-radially and Radially Migrating Glutamatergic Neurons of the Cerebral Cortex.

    • Author(s)
      Carina Hanashima
    • Organizer
      National Institute of Basic Biology.
    • Place of Presentation
      岡崎
    • Invited
  • [Presentation] Molecular Control of Projection Neuron Identity in the Cerebral Cortex.

    • Author(s)
      Carina Hanashima
    • Organizer
      BIT’s 3rd Annual World Congress NeuroTalk 2012
    • Place of Presentation
      Beijing China
    • Invited

URL: 

Published: 2014-07-24  

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