神経発生過程における遺伝子発現動態の解明と神経分化の誘導

2015 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 26830010
• Research Institution: Kyoto University
• Principal Investigator: 播磨 有希子 京都大学, ウイルス研究所, 研究員 (20712946)
• Project Period (FY): 2014-04-01 – 2017-03-31
• Keywords: 神経発生 / 成体脳 / Mash1

Outline of Annual Research Achievements

プロニューラル遺伝子Mash1は、細胞周期を活性化して細胞増殖を亢進させるとともに、細胞周期を止めてニューロン分化を促進するが、このように同一因子が相反する機能を持つ分子機構に関して未だ不明の点が多い。以前、我々の研究室では、オプトジェネティクス(光遺伝学)の技術を応用して遺伝子の発現パターンを光刺激により自在にコントロールできる光誘導システムを樹立した。これは、外部から光刺激を与えることにより目的遺伝子のプロモーター活性のON/OFFをコントロールするという新規の方法である。この技術を用いて培養神経幹細胞や脳スライスサンプルにMash1遺伝子の振動発現を誘導させたところ神経幹細胞が増殖し、持続発現を誘導させたところ神経分化が亢進した。以上の実験から、Mash1の発現が振動するか、非振動状態になるかという発現動態の違いでその機能も異なることが明らかになった。
今年度は、オプトジェネティクスの技術を応用し、休眠状態の神経幹細胞の活性化を目的として実験を行った。具体的には、休眠状態の神経幹細胞が多く存在するマウス成体脳の海馬領域に、光誘導システムを搭載したレンチウイルスを感染させ、光刺激によるMash1遺伝子の発現誘導を数日間行った。Mash1を光刺激によって胎児脳と同じような発現パターンに誘導し、休眠状態の神経幹細胞を活性化できるかどうかの検証を行ったが、Mash1単独では神経幹細胞の活性化には不十分であることが分かった。今後、Mash1と他の候補因子を組み合わせ、更なる解析を行う予定である。

Current Status of Research Progress

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

Reason

平成27年度の研究計画に記載した内容を順調に遂行することができたため。

Strategy for Future Research Activity

今後もオプトジェネティクスの技術を応用し、マウス成体脳の海馬領域で休眠状態の神経幹細胞を活性化を目的とした検証を行う。
また、胎児脳および成体脳由来の神経幹細胞の発現遺伝子の違いを細胞周期フェーズに分けて解読し、相関関係が明らかになった標的遺伝子の代表的なものについては同様にオプトジェネティクス技術を応用して成体脳神経幹細胞に発現を人為的に誘導させ、どのような変化が起こるか解析を行う。
今後は活性型の神経幹細胞が極めて少ない老齢マウスの休眠状態の神経幹細胞を活性化させることを目標とし、最終的には、アルツハイマーのような進行性の脳変性疾患への臨床応用を目指す。

Causes of Carryover

次年度は遂行予定の実験や学会発表を含め、更なる予算が必要と思われるため。

Expenditure Plan for Carryover Budget

次年度はマウスを用いた解析が更に増え、多数のマウスを購入する必要があり、さらに遺伝子操作を行う際のプライマーや酵素など、様々な物品に使用する予定である。また、研究成果を発表するため、学会の発表を行う予定である。