2013 Fiscal Year Annual Research Report
動く細胞による神経回路リモデリング機構
Publicly Offered Research
| Project Area | Cross-talk between moving cells and microenvironment as a basis of emerging order in multicellular systems |
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| Project/Area Number |
25111709
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
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| Research Institution | Nagoya University |
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Principal Investigator |
日比 正彦 名古屋大学, 生物機能開発利用研究センター, 教授 (40273627)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2015-03-31
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| Keywords | 小脳 / 神経回路形成 / リモデリング / 細胞移動 / 成体ニューロン新生 / 蛍光タンパク質 / ゼブラフィッシュ / 神経発生 |
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| Research Abstract |
発生過程で形成された神経回路は、発達過程でリモデリングされることで、高度な神経活動を維持している。ゼブラフィッシュの中枢神経では、複数の領域で成体ニューロン新生が起こることが報告されており、小脳の顆粒細胞はその代表例の一つである。本研究では、ゼブラフィッシュ小脳の顆粒細胞の神経前駆細胞が維持され、分化した顆粒細胞が適切な場所に移動する過程を解析し、これらを制御する分子メカニズムを解析した。
（１）小脳顆粒細胞の移動過程の解明：顆粒細胞特異的なGal4系統を用いて顆粒細胞の分化過程を解析した。モザイク解析により小脳の前方の顆粒細胞は、哺乳類の小脳と同様に、内側に位置する細胞体から軸索を表層に延ばし分岐し（T字型）、平行線維を形成していた。一方、小脳の後方の顆粒細胞は、細胞体から直接二本の軸索を伸長し双極性構造を示した。タイムラプス観察により、小脳前方の顆粒細胞は最初、細胞体をランダムに移動しており、その後軸索を伸長させることを見出した。顆粒細胞の軸索は最初平行ではなく、比較的ランダムな方向に伸長するが、他の軸索と近接すると反発する方向に軸索を伸長することを見出した。このことは、軸索間で反発性の相互作用が働いており、これにより平行線維が形成される可能性が示唆された。小脳前部の顆粒細胞は軸索伸長と同期して細胞体を内側に移動するが、軸索をレーザーで破壊すると、内側への細胞体移動が阻害された。このことから、細胞体の移動には正確な軸索形成が必要であると考えられた。
（２）小脳顆粒細胞の前駆細胞の維持機構の解析：神経前駆細胞の維持に関与する分子としてBmp関連分子を想定し、その発現解析・機能解析を始めた。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
（１）小脳顆粒細胞の移動過程の解明：当初は顆粒細胞の神経前駆細胞に発現するプロニューラル遺伝子atoh1aの制御領域を用いてDNA組換え遺伝子CreERT2を発現するトランスジェニックフィッシュを作製する予定であったが、作製に成功しておらず、その変わりに顆粒細胞特異的Gal4系統を用いた解析を行った。
（２）顆粒細胞の前駆細胞を成体で維持するメカニズムの解析：Bmp関連因子であるGdf6a, Gdf7が候補と考えられたが、発現が弱く検出に苦労をしている。また、これらの因子の機能解析がやや遅れている。
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| Strategy for Future Research Activity |
（１）小脳顆粒細胞の移動過程の解明：atoh1a制御領域を用いたGal4またはCreERT2の発現系統の作製を続ける。上手く行かない場合を想定し、ヒートショックプロモーター依存性にCreERT2を発現する系統を用いて神経前駆細胞を標識し、その移動を観察する。当初の計画通り、神経前駆細胞が稚魚および制御でどのように移動し、神経回路をリモデリングするかを解明する。また、小脳ニューロン・グリアに特異的にGal4発現する系統（作製済み）を用いてこれら細胞を除去した場合の、顆粒細胞の移動を観察し、顆粒細胞の移動を制御する細胞を見出す。また、顆粒細胞の遺伝子プロファイリングのデータが得られているので、その情報を基に顆粒細胞の移動に関与する分子を見出す。
（２）顆粒細胞の前駆細胞を成体で維持するメカニズムの解析：高感度なin situ hybridization法を用いてBmp関連分子を探索する。Bmpだけでなく、Fgf, Wntシグナルも探索し、前駆細胞の維持に関わる細胞間シグナル分子の候補を見出す。候補の遺伝子に対して、vivoモルフォリーノによるノックダウン実験、Crispr/Cas9法によるノックアウト実験を行い、顆粒細胞の前駆細胞に関わる分子を最終的に明らかにする。
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[Journal Article] Sox5 functions as a fate switch in medaka pigment cell development.2014
Author(s)
Nagao Y, Suzuki T, Shimizu A, Kimura T, Seki R, Adachi T, Inoue C, Omae Y, Kamei Y, Hara I, Taniguchi Y, Naruse K, Wakamatsu Y, Kelsh RN, Hibi M, Hashimoto H.
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Journal Title
PLoS Genetics
Volume: 10
Pages: e1004246
DOI
Peer Reviewed
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[Journal Article] The parallel growth of motoneuron axons with the dorsal aorta depends on Vegfc/Vegfr3 signaling in zebrafish.2013
Author(s)
Kwon HB, Fukuhara S, Asakawa K, Ando K, Kashiwada T, Kawakami K, Hibi M, Kwon YG, Kim KW, Alitalo K, Mochizuki N.
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Journal Title
Development
Volume: 140
Pages: 4081-4090
DOI
Peer Reviewed
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