Positional and quantitative regulation of the central nervous cells by interaction of pattern formation, proliferation and differentiation timing
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20H03263
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 44020:Developmental biology-related
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| Research Institution | Nara Institute of Science and Technology |
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Principal Investigator |
笹井 紀明 奈良先端科学技術大学院大学, 先端科学技術研究科, 准教授 (80391960)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
磯谷 綾子 奈良先端科学技術大学院大学, 先端科学技術研究科, 准教授 (20444523)
近藤 亨 北海道大学, 遺伝子病制御研究所, 教授 (30270573)
別所 康全 奈良先端科学技術大学院大学, 先端科学技術研究科, 教授 (70261253)
白井 学 国立研究開発法人国立循環器病研究センター, オープンイノベーションセンター, 室長 (70294121)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2022)
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| Budget Amount *help |
¥17,680,000 (Direct Cost: ¥13,600,000、Indirect Cost: ¥4,080,000)
Fiscal Year 2022: ¥5,980,000 (Direct Cost: ¥4,600,000、Indirect Cost: ¥1,380,000)
Fiscal Year 2021: ¥5,070,000 (Direct Cost: ¥3,900,000、Indirect Cost: ¥1,170,000)
Fiscal Year 2020: ¥6,630,000 (Direct Cost: ¥5,100,000、Indirect Cost: ¥1,530,000)
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| Keywords | ES細胞 / ソニック・ヘッジホッグ / BMPシグナル / コンピテンス / Phc1 / 神経管 / マウス / 胚性幹細胞 / 神経損傷 / オルガノイド / 中枢神経系 / モルフォゲン / 幹細胞 / 神経分化 / ニワトリ胚 / 細胞増殖 / 細胞分化 / ゲノム編集 / マウス胚 / エピゲノム |
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| Outline of Research at the Start |
生物の各器官には、細胞が位置的・量的（細胞数）に正確に配置されており、それらが相互作用し合うことによって全体として特有の機能を発揮している。
本研究は、鳥類・哺乳動物の中枢神経系の発生をモデルに用いて、神経前駆細胞のエピゲノム変化、増殖と分化のバランスが領域特異的な非対称分裂のメカニズムを明らかにする。さらに、生後の器官、特に精巣で長期間にわたって一定の幹細胞数を維持しながら分化を制御する機構に着目し、胚発生期の制御との共通点や相違点を明らかにする。
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| Outline of Annual Research Achievements |
今年度は、特に幹細胞の分化について２つの課題に取り組んだ。
まず、大脳腹側部のパターン形成についての理解を深めた。大脳腹側部に発現する２つの転写因子Nkx2.1, Nkx2.2について、これらの発現がソニック・ヘッジホッグ（Shh）シグナルの濃度依存的に決定されることを明らかにした。また、Nkx2.1とNkx2.2は相互に抑制する関係である一方、いずれもShhシグナルによって発現が誘導される。したがってShhが一定の活性量を超えると、この相互抑制がShhシグナル活性によって凌駕され、Nkx2.1とNkx2.2が同時に発現することが明らかになった。この成果は、大脳腹側部における細胞の多様性を生み出す転写ネットワークの一端を明らかにしたものとして重要である。
次に、幹細胞の神経の初期分化にクロマチン制御因子が関与することを明らかにした。ポリコーム型転写因子複合体の構成因子の１つ、Phc1は幹細胞が神経分化する際に必要で、Phc1ノックアウト細胞は神経分化できないことが明らかになた。また、ATACシーケンス法による解析から、Phc1欠損細胞は、未分化遺伝子や非神経遺伝子のクロマチンが閉塞しないためにこれらの遺伝子発現が抑制できず、その結果、神経遺伝子の発現が抑制されることが明らかになった。このように、Phc1は、幹細胞が神経分化するための「コンピテンス（能力）」を規定するために必要な因子であることが明らかになった。
これらの２つの成果から、幹細胞の初期神経分化過程のほか、脳構築におけるパターン形成の詳細が明らかになった。
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| Research Progress Status |
令和4年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和4年度が最終年度であるため、記入しない。
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Report
(3 results)
Research Products
(23 results)
