Mechanisms of brain formation in higher mammals

2015 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 25290013
• Research Institution: Kanazawa University
• Principal Investigator: 河崎 洋志 金沢大学, 脳・肝インターフェースメディシン研究センター, 教授 (50303904)
• Project Period (FY): 2013-04-01 – 2017-03-31
• Keywords: 脳神経科学 / 高等哺乳動物

Outline of Annual Research Achievements

高等哺乳動物に特徴的な脳神経構築の、発生・発達過程における形成メカニズムの解明は、脳神経医学における重要研究課題のひとつである。本研究課題では、フェレットを用いて高等哺乳動物に特徴的な脳神経構築の形成メカニズムの解明を行う。従来、ヒトに近い高等哺乳動物の脳神経系の解析は注目されてきたが、遺伝子操作が困難であったことからその解析は遅れていた。最近我々は子宮内電気穿孔法を応用してフェレットの大脳皮質での遺伝子操作に成功した。そこで本研究では大脳皮質に焦点を絞り、その分化過程を解析している。これまでにフェレット大脳皮質においてFGFシグナルが多小脳回症の発症に重要であることを見いだし、その病態解析を行った。我々の方法を用いてフェレット大脳皮質へFGF8を発現させたところ、多小脳回症が再現できることを見いだした。切片を作成して解析したところ、Pax6陽性およびTbr2陽性神経前駆細胞が著しく増加していることを見いだした。それに一致して分裂している細胞数も増加していた。さらに大脳皮質の各層ごとの厚みを計測したところ、2/3層が優先的に増加しており、これらが多小脳回症の形成に重要であることが示唆された。多小脳回症モデルを用いて、今後には治療法の開発などが進展することが期待される。本研究の成果は、多小脳回症の病態解明に留まらず、高等哺乳動物における脳形成機構の解明という基礎神経科学などへの波及効果も大きい。

Current Status of Research Progress

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

Reason

予定通り順調に進んでいる

Strategy for Future Research Activity

これまでにFGFシグナルを操作することにより、大脳皮質前駆細胞の増殖異常および脳回形成に異常が見られることが明らかとなった。今後はさらに遺伝子機能解析を進める予定である。

Causes of Carryover

研究に用いるちょうど良い年齢の動物が入手できなかったために次年度に研究を繰り越した。

Expenditure Plan for Carryover Budget

当初予定した研究を行う。

Research Products

• [Journal Article] CRISPR/Cas9-mediated gene knockout in the mouse brain using in utero electroporation (2016)
  • Author(s): Shinmyo Y., Tanaka S., Tsunoda S., Hosomichi K., Tajima A. and Kawasaki H.
  • Journal Title: Scientific Reports Volume: 6 Pages: 20611
  • DOI: 10.1038/srep20611
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Draxin from neocortical neurons controls the guidance of thalamocortical projections into the neocortex (2015)
  • Author(s): Shinmyo Y., Riyadh M. A., Ahmed G., Naser I. B., Hossain M., Takebayashi H., Kawasaki H., Ohta K. and Tanaka H.
  • Journal Title: Nature Communications Volume: 6 Pages: 10232
  • DOI: 10.1038/ncomms10232
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Long-term two-photon calcium imaging of neuronal populations with subcellular resolution in adult non-human primates (2015)
  • Author(s): Sadakane O., Masamizu Y., Watakabe A., Terada S., Ohtsuka M., Takaji M., Mizukami H., Ozawa K., Kawasaki H., Matsuzaki M. and Yamamori T.
  • Journal Title: Cell Reports Volume: 13 Pages: 1989-1999
  • DOI: 10.1016/j.celrep.2015.10.050
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Pathophysiological analyses of cortical malformation using gyrencephalic mammals (2015)
  • Author(s): Masuda K., Toda T., Shinmyo Y., Ebisu H., Hoshiba Y., Wakimoto M., Ichikawa Y. and Kawasaki H.
  • Journal Title: Scientific Reports Volume: 5 Pages: 15370
  • DOI: 10.1038/srep15370
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] In vivo two-photon imaging of dendritic spines in marmoset neocortex (2015)
  • Author(s): Sadakane O., Watakabe A., Ohtsuka M., Takaji M., Sasaki T., Kasai M., Isa T., Kato G., Nabekura J., Mizukami H., Ozawa K., Kawasaki H. and Yamamori T.
  • Journal Title: eNeuro Volume: 2 Pages: e0019-15
  • DOI: 10.1523/ENEURO.0019-15.2015
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Classic cadherins mediate selective intracortical circuit formation in the mouse neocortex (2015)
  • Author(s): Wakimoto M., Sehara K., Ebisu H., Hoshiba Y., Tsunoda S., Ichikawa Y. and Kawasaki H.
  • Journal Title: Cerebral Cortex Volume: 25 Pages: 3535-3546
  • DOI: 10.1093/cercor/bhu197
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Presentation] フェレットを用いた高等哺乳動物の脳神経系の分子遺伝学的解析 (2015)
  • Author(s): 河崎洋志
  • Organizer: 第4回実験動物科学シンポジウム
  • Place of Presentation: 岡山理科大学、岡山
  • Year and Date: 2015-12-11
  • Invited
• [Presentation] The roles of birth and serotonin in neural circuit formation during development (2015)
  • Author(s): Kawasaki, H.
  • Organizer: Center for Functional Connectomics Symposium
  • Place of Presentation: Korea Institute of Science and Technology, Korea
  • Year and Date: 2015-11-16
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Presentation] Two-photon calcium imaging using genetically-encoded calcium indicator in primate neocortex (2015)
  • Author(s): O. SADAKANE, Y. MASAMIZU, A. WATAKABE, S.-I. TERADA, M. OHTSUKA, M. TAKAJI, H. MIZUKAMI, K. OZAWA, H. KAWASAKI, M. MATSUZAKI, T. YAMAMORI
  • Organizer: Annula Meeting of the Society for Neuroscience 2015
  • Place of Presentation: McCormick Place, Chicago
  • Year and Date: 2015-10-17 – 2015-10-21
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] マーモセット大脳皮質におけるGCaMPを用いた2光子カルシウムイメージング (2015)
  • Author(s): 定金理、正水芳人、渡我部昭哉、寺田晋一郎、大塚正成、高司雅史、水上浩明、小澤敬也、河崎洋志、松崎政紀、山森哲雄
  • Organizer: 第38回日本神経科学大会
  • Place of Presentation: 神戸国際会議場、神戸
  • Year and Date: 2015-07-28 – 2015-07-31
• [Presentation] Sox11による大脳皮質神経細胞の成熟抑制機構の解析 (2015)
  • Author(s): 干場義生、戸田智久、河崎洋志
  • Organizer: 第38回日本神経科学大会
  • Place of Presentation: 神戸国際会議場、神戸
  • Year and Date: 2015-07-28 – 2015-07-31
• [Presentation] 発生過程の視床パターン形成におけるFoxp2の機能解析 (2015)
  • Author(s): 蛭子はるか、岩井玲奈、桃井隆、河崎洋志
  • Organizer: 第38回日本神経科学大会
  • Place of Presentation: 神戸国際会議場、神戸
  • Year and Date: 2015-07-28 – 2015-07-31
• [Presentation] 高等哺乳動物を用いた視覚系の分子生物学的解析 (2015)
  • Author(s): 河崎洋志
  • Organizer: 第101回富山大学眼科臨床カンファレンス
  • Place of Presentation: ANAクラウンプラザホテル富山、富山
  • Year and Date: 2015-06-18
  • Invited
• [Remarks] 河崎研究室
  • URL: http://square.umin.ac.jp/top/kawasaki-lab/