神経上皮における細胞運命決定の研究：新規三次元可視化手法による「微小環境」解析

• 研究課題/領域番号: 14J04218
• 研究種目: 特別研究員奨励費
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 国内
• 研究分野: 神経解剖学・神経病理学
• 研究機関: 名古屋大学
• 研究代表者: 川上 巧 名古屋大学, 医学系研究科, 特別研究員(DC2)
• 研究期間 (年度): 2014-04-25 – 2016-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2015年度)
• 配分額: 1,900千円 (直接経費: 1,900千円); 2015年度: 900千円 (直接経費: 900千円); 2014年度: 1,000千円 (直接経費: 1,000千円)
• キーワード: 細胞間接触 / 免疫電顕 / ライブ観察 / 細胞運命選択 / 細胞運命 / 細胞間相互作用

研究実績の概要

神経上皮における「微小環境」をこれまでになかった時間空間分解能をもって三次元可視化することを目的とし、以下２点の成果を上げた。
(1)分化途上細胞に発現するDeltaは隣接細胞に対して「未分化であれ」との促しをする膜結合型タンパクであることは知られているが、その細胞内(細胞膜)局在領域は特定されていなかった。そこで、Delta-Venus knockinマウスを用いてDelta-Venusに対する免疫電顕を行った結果、Deltaは脳室面近傍域の突起主軸および、その側方から伸びた葉状仮足に集中して局在していることが分かった。次に、葉状仮足の周囲への到達範囲（接触範囲）を調べるために、単一細胞の蛍光標識法と細胞膜標識法（全細胞輪郭の可視化）を組み合わせてライブ観察を行った結果、葉状仮足は最近隣の細胞および、周囲（4um範囲内）の細胞と接触していることが分かった。以上の結果から、脳室面近傍域においてDelta-Notch作用が（これまで想定されてきた）隣接細胞間だけでなく、葉状仮足を介してそれよりも広範囲で行われている可能性が示唆された。
(2)任意の娘細胞と分化途上細胞（「Delta提示細胞」）との細胞間接触を可視化するために、分化途上細胞が緑色蛍光を呈するGadd45g-d4Venusマウス由来の大脳スライスに対して細胞膜標識法を施し、三次元組織培養下でライブ観察を行う手法を開発した。その結果、誕生したばかりの娘細胞の周囲・近隣に存在する分化途上細胞（蛍光）および未分化細胞（非蛍光）の分布・配置が明らかとなり、同時に娘細胞がニュートラルな状態から「分化」へと移行する過程（非蛍光→蛍光）が観察された。以上の結果から、開発したこの手法は「運命選択」と「細胞間接触の履歴」との関係性を定量的に結びつけるための方法論として有用であると考えられる。

現在までの達成度 (段落)

27年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

27年度が最終年度であるため、記入しない。

研究成果

• [雑誌論文] Neurogenin2-d4Venus and Gadd45g-d4Venus transgenic mice: Visualizing mitotic and migratory behaviors of cells committed to the neuronal lineage in the developing mammalian brain. (2014)
  • 著者名/発表者名: Takumi Kawaue, Ken Sagou, Hiroshi Kiyonari, Kumiko Ota, Mayumi Okamoto, Tomoyasu Shinoda, Ayano Kawaguchi and Takaki Miyata
  • 雑誌名: Development Growth and Differentiation 巻: 56 号: 4 ページ: 293-304
  • DOI: 10.1111/dgd.12131
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Ferret-mouse differences in interkinetic nuclear migration and cellular densification in the neocortical ventricular zone. (2014)
  • 著者名/発表者名: Mayumi Okamoto, Tomoyasu Shinoda, Takumi Kawaue, Arata Nagasaka, and Takaki Miyata
  • 雑誌名: Neuroscience Research 巻: 83 ページ: 88-95
  • DOI: 10.1016/j.neures.2014.03.011
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [学会発表] Comprehensive monitoring of the cell-cell contact between newborn cells and its neighbors in the developing mammalian brain (2016)
  • 著者名/発表者名: Takumi Kawaue, Yugo Fukazawa, Takaki Miyata
  • 学会等名: CDB Symposium 2016, Size in Development
  • 発表場所: RIKEN CDB(兵庫県・神戸市)
  • 年月日: 2016-03-28
• [学会発表] Windkessel-like passive nucleokinesis in mammalian neuroepithelium (2016)
  • 著者名/発表者名: Tomoyasu Shinoda, Arata Nagasaka, Yasuhiro Inoue, Ryo Higuchi, Yoshiaki Minami, Kagayaki Kato, Makoto Suzuki, Takefumi Kondo, Takumi Kawaue, Kanako Saito, Naoto Ueno, Shigeo Hayashi, Masaharu Nagayama, Takashi Miura, Taiji Adachi, Yugo Fukazawa, Takaki Miyata
  • 学会等名: NIG International Symposium 2016, Tokyo Symposium: Force, Information and Dynamics: X factors shaping living systems
  • 発表場所: 東京大学生産技術研究所(東京都・駒場)
  • 年月日: 2016-01-09
• [学会発表] 脳原基における側方抑制を四次元的(三次元+時間)に理解する (2015)
  • 著者名/発表者名: 川上巧、深澤有吾、宮田卓樹
  • 学会等名: 日本解剖学会第75回中部支部学術集会
  • 発表場所: 福井大学医学部(福井県・永平寺町)
  • 年月日: 2015-10-03
• [学会発表] Visualizing mitotic and migratory behaviors of cells committed to the neuronal lineage in the developing mammalian brain (2015)
  • 著者名/発表者名: Takumi Kawaue
  • 学会等名: 第8回神経発生討論会
  • 発表場所: 九州大学 病院キャンパス, 福岡県, 福岡市
  • 年月日: 2015-03-19 – 2015-03-20
• [学会発表] 4D monitoring of cell-cell contact and cell fate choice in the developing mouse neocortex (2015)
  • 著者名/発表者名: Takumi Kawaue
  • 学会等名: 第7回NAGOYAグローバルリトリート
  • 発表場所: あいち健康プラザ, 愛知県, 知多郡東浦町
  • 年月日: 2015-02-13 – 2015-02-14
• [学会発表] 細胞間接触と細胞運命決定の関係性を問う (2014)
  • 著者名/発表者名: 川上巧
  • 学会等名: 第4回 生理学研究所 名古屋大学医学系研究科 合同シンポジウム
  • 発表場所: 名古屋大学医学部付属病院, 愛知県, 名古屋市
  • 年月日: 2014-11-22
• [学会発表] Ferret-mouse differences in nterkinetic nuclear migration and cellular densification in the neocortical ventricular zone (2014)
  • 著者名/発表者名: Mayumi Okamoto, Tomoyasu Shinoda, Takumi Kawaue, Arata Nagasaka, Takaki Miyata
  • 学会等名: 第4回 生理学研究所 名古屋大学医学系研究科 合同シンポジウム
  • 発表場所: 名古屋大学医学部附属病院, 愛知県, 名古屋市
  • 年月日: 2014-11-22
• [学会発表] 細胞間接触の履歴と細胞運命決定の関係性を問う (2014)
  • 著者名/発表者名: 川上巧
  • 学会等名: 新学術領域研究 第4回若手の会
  • 発表場所: 火の国ハイツ, 熊本県, 熊本市
  • 年月日: 2014-09-04 – 2014-09-05
• [学会発表] Traffic and mechanics within the neuroepithelium: role and mechanism of the interkinetic nuclear migration (2014)
  • 著者名/発表者名: Takaki Miyata, Mayumi Okamoto, Tomoyasu Shinoda, Takumi Kawaue, Arata Nagasaka, Ryo Higuchi, Masaharu Nagayama, Takashi Miura
  • 学会等名: Society for Developmental Biology 73th Annual Meeting
  • 発表場所: Seattle, WA, USA
  • 年月日: 2014-07-17 – 2014-07-21
• [学会発表] Comprehensive monitoring of cell-cell contact and cell fate choice in the developing mouse neocortex (2014)
  • 著者名/発表者名: Takumi Kawaue, Ken Sago, Mayumi Okamoto, Tomoyasu Shinoda, Hiroshi Kiyonari, Ayano Kawaguchi, Takaki Miyata
  • 学会等名: 第47回日本発生生物学会
  • 発表場所: ウインクあいち, 愛知県, 名古屋市
  • 年月日: 2014-05-27 – 2014-05-30