Ｄｍｒｔファミリー遺伝子による大脳新皮質神経幹細胞の維持機構の解明

2013 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 24500395
• Research Institution: Institute of Physical and Chemical Research
• Principal Investigator: 今野 大治郎 独立行政法人理化学研究所, 発生・再生科学総合研究センター, 研究員 (00362715)
• Keywords: 神経幹細胞

Research Abstract

本年度は、哺乳類大脳背側領域神経幹細胞に特異的に発現する核内因子であるＤｍｒｔ３およびＤｍｒｔａ２が制御する遺伝子発現ネットワークの解明を試みた。
我々のこれまでの研究から、Ｄｍｒｔ３およびＤｍｒｔａ２の二重変異マウスでは、大脳新皮質領域においてＧＡＢＡ作動性ニューロンが異所性に産生されていることが明らかとなっている（Ｋｏｎｎｎｏ　ｅｔ　ａｌ （２０１２）、未発表）。そこで、Ｄｍｒｔ３およびＤｍｒｔａ２によるＧＡＢＡ作動性ニューロン産生の抑制メカニズムを明らかにするため、胎生１２．５日におけるＤｍｒｔ３およびＤｍｒｔａ２の二重変異体大脳背側部位を用いて、次世代シーケンサーによる網羅的遺伝子発現解析を行った。その結果、二重変異体の大脳背側領域において、大脳腹側領域の神経前駆細胞に特異的に発現する複数の転写因子の顕著な発現上昇が認められた。これらの遺伝子発現変化は、Ｄｍｒｔ３およびＤｍｒｔａ２の一重変異体では認められなかったことから、Ｄｍｒｔ３およびＤｍｒｔａ２は、大脳神経幹細胞の維持において協調的に機能していることが示唆された。さらに、クロマチン免疫沈降法と次世代シーケンサー解析の組み合わせにより、胎生12.5日大脳背側領域細胞におけるＤｍｒｔのゲノムDNA上での結合領域を網羅的に検索したところ、腹側特異的に発現する複数の遺伝子群のゲノム領域に結合していることが明らかになった。
以上の結果から、Ｄｍｒｔ３およびＤｍｒｔａ２は大脳の発生過程において腹側の発生を制御する遺伝子の発現を抑制することで、大脳背側領域でのグルタミン酸作動性ニューロンの産生を保証していることが明らかとなった。

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

本年度は当初の目的通り、網羅的遺伝子発現解析とクロマチン免疫沈降法の組み合わせにより、Ｄｍｒｔファミリー因子が発現を制御する下流遺伝子を同定することが出来た。これら下流遺伝子の発現変化は、Ｄｍｒｔ３およびＤｍｒｔａ２の二重変異体において認められるGABA作動性ニューロンの異所性な産生と良く一致しており、Ｄｍｒｔが制御する大脳新皮質発生機構の理解が大きく進展した。

Strategy for Future Research Activity

研究計画に従って実験を進め、Ｄｍｒｔファミリー遺伝子の発現制御を用いたES細胞の分化制御を試みる。

Expenditure Plans for the Next FY Research Funding

当初計画していた次世代シーケンサーの使用に関連した消耗品に関して製品の改良が進み、当初の計画から大幅に予算の削減が可能となったため。
来年度の研究計画で使用する予定のES細胞およびiPS細胞に関して、その未分化性維持を飛躍的に向上させることができる培地組成の報告がなされた。よって、研究計画に関しては変更はないが、使用する培地の変更とそれにともなう各種阻害剤等の購入に予算を使用する計画である。