細胞間情報伝達を介した発生時間制御機構

• 研究領域: 脳構築における発生時計と場の連携
• 研究課題/領域番号: 16H06483
• 研究種目: 新学術領域研究(研究領域提案型)
• 配分区分: 補助金
• 審査区分: 生物系
• 研究機関: 早稲田大学
• 研究代表者: 花嶋 かりな 早稲田大学, 教育・総合科学学術院, 教授 (80469915)
• 研究分担者: 高里 実 国立研究開発法人理化学研究所, 多細胞システム形成研究センター, チームリーダー (40788676)
• 研究期間 (年度): 2016-06-30 – 2021-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2022年度)
• 配分額: 109,330千円 (直接経費: 84,100千円、間接経費: 25,230千円); 2020年度: 19,500千円 (直接経費: 15,000千円、間接経費: 4,500千円); 2019年度: 19,500千円 (直接経費: 15,000千円、間接経費: 4,500千円); 2018年度: 19,500千円 (直接経費: 15,000千円、間接経費: 4,500千円); 2017年度: 24,310千円 (直接経費: 18,700千円、間接経費: 5,610千円); 2016年度: 26,520千円 (直接経費: 20,400千円、間接経費: 6,120千円)
• キーワード: 大脳新皮質 / 神経幹細胞 / 発生時計 / 層ニューロン / 転写制御ネットワーク / 大脳皮質 / 幹細胞 / 細胞間情報伝達 / 転写制御 / 発生時間 / 細胞間相互作用 / 時間制御 / 分化 / 発生・分化 / 脳・神経 / 神経科学 / シグナル伝達 / 細胞・組織

研究成果の概要

本研究では、脳の構築における発生時計の制御機構を解明することを目指し、大脳皮質のニューロンの経時的な産生とフィードバックシグナルの分子機構に焦点を当てて研究を行った。深層および上層ニューロンの産生期において、それぞれの神経幹細胞の遺伝子操作を行い、転写因子の細胞内局在が神経幹細胞の分化能力と上層ニューロンの産生タイミングを制御していることを明らかにした。さらに、大脳皮質の異なるニューロンのサブタイプの分化と配置パターンを決める外因性機構について解析し、脳構築の時空間制御機構における細胞内の転写制御ネットワークと細胞外環境との相互作用を明らかにした。

研究成果の学術的意義や社会的意義

細胞間の相互作用を介したシグナルが、神経幹細胞の発生時計を制御するという仮説が40年前に提唱されたが、その分子実体については不明な点が多く残されていた。本研究では、ニューロンと神経幹細胞の細胞間シグナリングに焦点を当て、細胞内の転写因子局在と時間的に変化する場からのフィードバックシグナルが発生時計を制御するという新たな知見を得た。このシステムの破綻は神経疾患の発症につながると考えられる一方で、ヒトとマウスなどの胎生期間や細胞周期等の発生時間のパラメータが大きく異なる種間のニューロン産生の相対的な調節にもつながり、脳神経回路の構築原理を明らかにする上で重要であると考えられる。

研究成果

• [国際共同研究] University of Freiburg(ドイツ)
• [雑誌論文] Involvement of strawberry notch homologue 1 in neurite outgrowth of cortical neurons (2022)
  • 著者名/発表者名: Erkhembaatar Munkhsoyol、Yamamoto Iroha、Inoguchi Fuduki、Taki Kosuke、Yamagishi Satoru、Delaney Leanne、Mariko Nishibe、Abe Takaya、Kiyonari Hiroshi、Hanashima Carina、Naka‐kaneda Hayato、Ihara Dai、Katsuyama Yu
  • 雑誌名: Development, Growth & Differentiation 巻: 64 号: 7 ページ: 379-394
  • DOI: 10.1111/dgd.12802
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Beyond Axon Guidance: Roles of Slit-Robo Signaling in Neocortical Formation (2020)
  • 著者名/発表者名: Gonda Y, Namba T, Hanashima C.
  • 雑誌名: Front Cell Dev Biol 巻: 8 ページ: 607415-607415
  • DOI: 10.3389/fcell.2020.607415
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Transcription and Beyond: Delineating FOXG1 Function in Cortical Development and Disorders (2020)
  • 著者名/発表者名: Hou Pei-Shan、hAilin Darren O、Vogel Tanja、Hanashima Carina
  • 雑誌名: Frontiers in Cellular Neuroscience 巻: 14 ページ: 1-14
  • DOI: 10.3389/fncel.2020.00035
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Sensory cortex wiring requires preselection of short- and long-range projection neurons through an Egr-Foxg1-COUP-TFI network (2019)
  • 著者名/発表者名: Hou Pei-Shan、Miyoshi Goichi、Hanashima Carina
  • 雑誌名: Nature Communications 巻: 10 号: 1 ページ: 1-18
  • DOI: 10.1038/s41467-019-11043-w
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] RECK in Neural Precursor Cells Plays a Critical Role in Mouse Forebrain Angiogenesis (2019)
  • 著者名/発表者名: Li Huiping、Miki Takao、Almeida Glicia Maria de、Hanashima Carina、Matsuzaki Tomoko、Kuo Calvin J.、Watanabe Naoki、Noda Makoto
  • 雑誌名: iScience 巻: 19 ページ: 559-571
  • DOI: 10.1016/j.isci.2019.08.009
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Diencephalic progenitors contribute to the posterior septum through rostral migration along the hippocampal axonal pathway (2018)
  • 著者名/発表者名: Watanabe Keisuke、Irie Koichiro、Hanashima Carina、Takebayashi Hirohide、Sato Noboru
  • 雑誌名: Scientific Reports 巻: 8 号: 1 ページ: 1-13
  • DOI: 10.1038/s41598-018-30020-9
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Evolutionary conservation and conversion of Foxg1 function in brain development (2017)
  • 著者名/発表者名: Kumamoto Takuma、Hanashima Carina
  • 雑誌名: Development, Growth & Differentiation 巻: 59 号: 4 ページ: 258-269
  • DOI: 10.1111/dgd.12367
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] A Sensitive and Versatile In Situ Hybridization Protocol for Gene Expression Analysis in Developing Amniote Brains (2017)
  • 著者名/発表者名: Hou Pei-Shan、Kumamoto Takuma、Hanashima Carina
  • 雑誌名: Methods Mol Biol 巻: 1650 ページ: 319-334
  • DOI: 10.1007/978-1-4939-7216-6_22
  • ISBN: 9781493972159, 9781493972166
• [雑誌論文] A Sensitive and Versatile In Situ Hybridization Protocol for Gene Expression Analysis in Developing Amniote Brains (2017)
  • 著者名/発表者名: Hou Pei-Shan、Kumamoto Takuma、Hanashima Carina
  • 雑誌名: Methods in Molecular Biology 巻: 印刷中
• [雑誌論文] 大脳皮質層ニューロンの分化と統合メカニズム (2016)
  • 著者名/発表者名: 當麻憲一, 花嶋かりな
  • 雑誌名: 生体の科学 巻: 68 ページ: 19-23
• [学会発表] Molecular control of neuronal subtype specification and integration in the cerebral cortex (2023)
  • 著者名/発表者名: Carina Hanashima
  • 学会等名: International Symposium on Neural Development and Diseases
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Neuronal subtype transitions and integration in the cerebral cortex (2022)
  • 著者名/発表者名: Carina Hanashima
  • 学会等名: Gordon Research Conference ‘Molecular and Cellular Neurobiology’
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Specification and integration of glutamatergic neuron subtypes in the cerebral cortex (2022)
  • 著者名/発表者名: Carina Hanashima
  • 学会等名: ISN-APSN 2022, Symposium ‘Cerebral Cortex Assembly: neuron migration, folding and connectivity’
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Foxg1 and Brn2 cooperatively regulate the temporal production of upper-layer neurons in the developing neocortex (2022)
  • 著者名/発表者名: Zi Chao Ngiam, Kenichi Toma, and Carina Hanashima
  • 学会等名: 第45回日本分子生物学会年会
• [学会発表] Mechanisms of spiny stellate-specific dendritic morphology acquisition in the neocortex (2022)
  • 著者名/発表者名: Misa Cho and Carina Hanashima
  • 学会等名: 第45回日本分子生物学会年会
• [学会発表] Foxg1 gene in whisker pattern formation in the developing sensory system (2022)
  • 著者名/発表者名: Mai Onuki and Carina Hanashima
  • 学会等名: 第45回日本分子生物学会年会
• [学会発表] The mechanisms of sensory input neuron production in the avian pallium (2022)
  • 著者名/発表者名: Ryoka Katayama, Takuma Kumamoto, Chiaki Ohtaka-Maruyama, and Carina Hanashima
  • 学会等名: 第45回日本分子生物学会年会
• [学会発表] Spatiotemporal dynamics of neocortical layer 4 development (2022)
  • 著者名/発表者名: Naoto Ohte and Carina Hanashima
  • 学会等名: 第45回日本分子生物学会年会
• [学会発表] Transcriptional and post-transcriptional mechanisms of Brn2-mediated upper-layer neurogenesis in the cerebral cortex (2022)
  • 著者名/発表者名: Zi Chao Ngiam and Carina Hanashima
  • 学会等名: 第45回日本神経科学大会/第65回日本神経化学会大会/第32回日本神経回路学会
• [学会発表] Retrosplenial cortexの特異性に関わる遺伝子と層構造構築過程の解析 (2022)
  • 著者名/発表者名: 白坂みさの、花嶋かりな
  • 学会等名: 第45回日本神経科学大会/第65回日本神経化学会大会/第32回日本神経回路学会
• [学会発表] 大脳新皮質第 4 層発達過程の時空間的遺伝子発現と統合ダイナミクス (2022)
  • 著者名/発表者名: 大手直人、侯 珮珊、西山千尋、花嶋かりな
  • 学会等名: 第45回日本神経科学大会/第65回日本神経化学会大会/第32回日本神経回路学会
• [学会発表] Robo1 signaling-mediated Golgi apparatus dynamics determine the dendritic morphology of layers 2/3 pyramidal neurons in the cerebral cortex (2022)
  • 著者名/発表者名: Yuko Gonda and Carina Hanashima
  • 学会等名: 第45回日本神経科学大会/第65回日本神経化学会大会/第32回日本神経回路学会
• [学会発表] Mechanisms of neuronal subtype transition and integration in the cerebral cortex (2022)
  • 著者名/発表者名: Carina Hanashima
  • 学会等名: The International Symposium on Development and Plasticity of Neural Systems
• [学会発表] Spatiotemporal dynamics of neocortical layer 4 neuron development during the postnatal period (2021)
  • 著者名/発表者名: Naoto Ohte, Hou Pei-Shan, Chihiro Nishiyama, and Carina Hanashima
  • 学会等名: 第44回日本神経科学大会/第1回CJK国際会議
  • 国際学会
• [学会発表] Analysis of the specific genes and laminae constructions of retrosplenial cortex (2021)
  • 著者名/発表者名: Misano Shirasaka, Marina Fujimoto, and Carina Hanashima
  • 学会等名: 第44回日本神経科学大会/第1回CJK国際会議
  • 国際学会
• [学会発表] Molecular control of layer-specific dendritic formation of neocortical neurons (2021)
  • 著者名/発表者名: Yuko Gonda, Tatsunori Seki, and Carina Hanashima
  • 学会等名: 第44回日本神経科学大会/第1回CJK国際会議
  • 国際学会
• [学会発表] Roles of early-born neurons in the assembly of the neocortical circuit (2020)
  • 著者名/発表者名: Carina Hanashima
  • 学会等名: 第43回日本神経科学大会
  • 招待講演
• [学会発表] Cellular and molecular mechanisms of neocortical integration through area-specific migration mode (2020)
  • 著者名/発表者名: Rui Iizuka, Peishan Hou, Chihiro Nishiyama, and Carina Hanashima
  • 学会等名: 第43回日本神経科学大会
• [学会発表] Spatiotemporal dynamics of molecular and laminar organization of the retrosplenial cortex (2020)
  • 著者名/発表者名: Misano Shirasaka, Marina Fujimoto, and Carina Hanashima
  • 学会等名: 第43回日本神経科学大会
• [学会発表] Transcription regulation of neurite growth by Strawberry Notch Homolog 1 (2020)
  • 著者名/発表者名: Munkhsoyol Erkhembaatar, Keito Minemori, Iroha Yamamoto, Takashi Imaz, Fuduki Inoguchi, Carina Hanashima, Satoru Yamagishi, Hayato Naka-Kaneda, and Yu Katsuyama
  • 学会等名: 第43回日本神経科学大会
• [学会発表] 脳梁膨大後部皮質特有の神経回路構築を担う分子機構の解析 (2019)
  • 著者名/発表者名: 白坂みさの, 藤本真里奈, 花嶋かりな
  • 学会等名: 第42回日本分子生物学会年会
• [学会発表] 細胞間相互作用を介した大脳皮質領野形成機構の解析 (2019)
  • 著者名/発表者名: 飯塚 瑠伊, 侯 珮珊、西山 千尋, 花嶋 かりな
  • 学会等名: 第42回日本分子生物学会年会
• [学会発表] 大脳皮質領野形成における放射状グリア細胞の役割 (2019)
  • 著者名/発表者名: 入江 浩一郎, 西山 千尋, 花嶋 かりな
  • 学会等名: 第42回日本分子生物学会年会
• [学会発表] 細胞間相互作用を介した大脳皮質領野形成機構の解析 (2019)
  • 著者名/発表者名: 飯塚 瑠伊, 侯 珮珊、西山 千尋, 花嶋 かりな
  • 学会等名: 第42回日本神経科学大会 Neuro2019
• [学会発表] 大脳皮質領野形成における放射状グリア細胞の役割 (2019)
  • 著者名/発表者名: 入江 浩一郎, 西山 千尋, 花嶋 かりな
  • 学会等名: 第42回日本神経科学大会 Neuro2019
• [学会発表] Mechanisms of neuronal subtype specification and integration in the cerebral cortex (2019)
  • 著者名/発表者名: Carina Hanashima
  • 学会等名: IBRO 2019
  • 国際学会
• [学会発表] Mechanisms of neuronal subtype specification and integration in the cerebral cortex (2019)
  • 著者名/発表者名: Carina Hanashima
  • 学会等名: Baikal Neuroscience Meeting 2019
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Preselection of long- and short-range projection neurons through reciprocal Foxg1 and COUP-TFI actions establish the sensory cortical circuit (2019)
  • 著者名/発表者名: 侯 珮珊, 花嶋 かりな
  • 学会等名: 52nd Annual Meeting of JSDB
• [学会発表] Neuronal subtype transitions and integration in the cerebral cortex. (2018)
  • 著者名/発表者名: Hanashima, C.
  • 学会等名: Gordon Research Conference
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Transcriptional control of fate specification and circuit specialization in the neocortex. (2018)
  • 著者名/発表者名: Hanashima, C.
  • 学会等名: The 41st Annual Meeting of the Japan Neuroscience Society
  • 招待講演
• [学会発表] Peishan Hou, Carina Hanashima (2018)
  • 著者名/発表者名: Transcriptional mechanisms underlying the establishment of sensory areas
  • 学会等名: The 41st Annual Meeting of the Japan Neuroscience Society
• [学会発表] Roles of radial glia in the assembly of cortical areas (2018)
  • 著者名/発表者名: Irie, K., Nishiyama, C., Hanashima, C.
  • 学会等名: MBSJ 2018 第41回日本分子生物学会年会
• [学会発表] Retrosplenial cortex の層構造とニューロンサブタイプについての解析 (2018)
  • 著者名/発表者名: 藤本 真里奈 , 小田 地人 , 花嶋 かりな
  • 学会等名: MBSJ 2018 第41回日本分子生物学会年会
• [学会発表] Mechanisms that establish boundary between motor and somatosensory areas of the neocortex (2018)
  • 著者名/発表者名: Iizuka, R., Hou, P.S., Nishiyama, C., Hanashima, C.
  • 学会等名: MBSJ 2018 第41回日本分子生物学会年会
• [学会発表] Regulation of apical dendritic patterning of neocortical pyramidal neurons (2018)
  • 著者名/発表者名: Gonda, Y., Seki, T., Hanashima, C.
  • 学会等名: ISDN 2018 The 22nd Biennial International Society for Developmental Neuroscience
  • 国際学会
• [学会発表] Transcriptional mechanisms underlying the establishment of sensory areas (2018)
  • 著者名/発表者名: Hou, P.S., Hanashima, C.
  • 学会等名: ISDN 2018 The 22nd Biennial International Society for Developmental Neuroscience
  • 国際学会
• [学会発表] 時空間制御による大脳皮質ニューロン産生のメカニズム (2018)
  • 著者名/発表者名: 花嶋かりな
  • 学会等名: 第123回日本解剖学会総会・全国学術集会
  • 招待講演
• [学会発表] The Role of Foxg1 in the Development of Neocortex (2017)
  • 著者名/発表者名: Hanashima, C.
  • 学会等名: International Symposium and Conference on Congenital Anomaly and Developmental Biology
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Mechanisms of neuronal subtype transitions and integration in the cerebral cortex (2017)
  • 著者名/発表者名: Hanashima, C.
  • 学会等名: Janelia Conference 2017 ‘Control of Neuronal Identity II’
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Transcriptional mechanisms underlying the establishment of sensory areas (2017)
  • 著者名/発表者名: Hou, P.S., Hanashima, C.
  • 学会等名: 次世代脳プロジェクト
• [学会発表] Mechanisms that balance neuronal subtype production in the developing neocortex (2017)
  • 著者名/発表者名: Toma, K. Hanashima, C.
  • 学会等名: 第40回日本神経科学大会
• [学会発表] Mechanisms that balance neuronal subtype production in the developing neocortex (2016)
  • 著者名/発表者名: Toma, K. Hanashima, C.
  • 学会等名: Neuroscience 2016, SfN’s 46th Annual Meeting
  • 国際学会
• [学会発表] Temporal dynamics of laminar subtype neuron differentiation in developing mouse neocortex (2016)
  • 著者名/発表者名: Hou, P.S. Hanashima, C.
  • 学会等名: Neuroscience 2016, SfN’s 46th Annual Meeting
  • 国際学会
• [学会発表] Establishing neuronal identity in the cerebral cortex (2016)
  • 著者名/発表者名: Hanashima, C.
  • 学会等名: Volga Neuroscience Meeting 2016 ‘Molecular Neuroscience’
  • 国際学会
• [学会発表] Mechanisms that establish cell fate in the cerebral cortex (2016)
  • 著者名/発表者名: Hanashima, C.
  • 学会等名: 第39回日本分子生物学会
• [備考] https://hanashima-lab.wixsite.com/waseda
• [備考] Hanashima Lab homepage
  • URL: https://hanashima-lab.wixsite.com/waseda
• [備考] 研究室HP
  • URL: https://hanashima-lab.wixsite.com/waseda
• [備考] 花嶋研究室HP
  • URL: https://hanashima-lab.wixsite.com/waseda