脳室帯のシステム科学的研究

• 研究課題/領域番号: 16H02457
• 研究種目: 基盤研究(A)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 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: 宮田 卓樹 名古屋大学, 医学系研究科, 教授 (70311751)
• 研究分担者: 川口 綾乃 名古屋大学, 医学系研究科, 准教授 (90360528) ; 篠田 友靖 名古屋大学, 医学系研究科, 助教 (80505652)
• 研究期間 (年度): 2016-04-01 – 2020-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2020年度)
• 配分額: 45,500千円 (直接経費: 35,000千円、間接経費: 10,500千円); 2019年度: 11,180千円 (直接経費: 8,600千円、間接経費: 2,580千円); 2018年度: 11,180千円 (直接経費: 8,600千円、間接経費: 2,580千円); 2017年度: 11,180千円 (直接経費: 8,600千円、間接経費: 2,580千円); 2016年度: 11,960千円 (直接経費: 9,200千円、間接経費: 2,760千円)
• キーワード: 脳発生 / 神経前駆細胞 / 細胞移動 / 組織形成 / ミクログリア / 細胞間相互作用 / イメージング / シミュレーション / 細胞産生 / 定量的解析 / 大脳皮質 / 神経発生 / 分化 / 異常 / 細胞分裂 / 組織力学 / 弾性

研究成果の概要

胎生期の脳原基の壁において，神経前駆細胞およびその娘細胞などが，どう相互関係性を動的に成立させて脳形成を進めているのかについて俯瞰的・システム的な理解を得るため，定量的全細胞イメージング，遺伝子操作，シミュレーションなどを組み合わせた統合的研究を行なった．細胞密集による組織弾性が受動的細胞移動に役立てられる，過度の移動を防ぐフェンスのような機構がある，細長い形の細胞の群・束が他の細胞群により変形させられ組織全体の構築に役立てられている，など三次元の現場での「他力(たりき)」の活用による効率化が随所に認められた．また胎生期ミクログリアが神経系細胞群の分化に影響を及ぼすことも明らかになった．

研究成果の学術的意義や社会的意義

マウスを用いて行われた本研究で得られた成果は，同じ哺乳類であるヒトの脳形成過程の原理の理解や，先天性疾患の病態の解明のために役立つことが期待される．また，iPS細胞などから作成し三次元的な「器官」の形成過程の再現を目指す「オルガノイド」技術の向上・進歩のために，本研究で得られた基礎的な細胞挙動や組織の力学的特性などに関する情報が応用できる可能性もある．さらに脳発生の現場において細胞の大群集が混雑の中でもそれを生理的範囲にとどめて危険を避けつつ「他力」による受動運動に活用するなど，効率的なシステムを営んでいることがわかったので，ヒトの社会科学へのバイオミメティックな応用も期待できる．

研究成果

• [雑誌論文] Neuronal Delamination and Outer Radial Glia Generation in Neocortical Development (2021)
  • 著者名/発表者名: Kawaguchi A
  • 雑誌名: Front. Cell Dev. Biol. 巻: 8 ページ: 623573-623573
  • DOI: 10.3389/fcell.2020.623573
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] 細胞離脱の実行役分子Lzts1による大脳形成制御 (2020)
  • 著者名/発表者名: 川口綾乃
  • 雑誌名: 生化学 巻: 92 号: 6 ページ: 817-821
  • DOI: 10.14952/SEIKAGAKU.2020.920817
  • NAID: 40022454272
  • ISSN: 0037-1017
  • 年月日: 2020-12-25
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Transient microglial absence assists postmigratory cortical neurons in proper differentiation (2020)
  • 著者名/発表者名: Yuki Hattori, Yu Naito, Yoji Tsugawa, Shigenori Nonaka, Hiroaki Wake, Takashi Nagasawa, Takaki Miyata
  • 雑誌名: Nature Communications 巻: 11 号: 1 ページ: 1631-1631
  • DOI: 10.1038/s41467-020-15409-3
  • NAID: 120006841707
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Two-photon microscopic observation of cell-production dynamics in the developing mammalian neocortex in utero (2020)
  • 著者名/発表者名: Kawasoe, R, Shinoda, T, Hattori, Y, Nakagawam M, Quang Pham, T, Tanaka, Y, Sagou, K, Saito, K, Katsuki, S, Kotani, T, Sano, A, Fujimori, T, Miyata, T.
  • 雑誌名: Development, Growth & Differentiation 巻: 62 号: 2 ページ: 118-128
  • DOI: 10.1111/dgd.12648
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] 大脳皮質の発生における力学 (2020)
  • 著者名/発表者名: 宮田卓樹
  • 雑誌名: Clinical Neuroscience 巻: 38 ページ: 1510-1510
  • 査読あり
• [雑誌論文] Dorsal-to-Ventral Cortical Expansion Is Physically Primed by Ventral Streaming of Early Embryonic Preplate Neurons (2019)
  • 著者名/発表者名: Saito Kanako、Okamoto Mayumi、Watanabe Yuto、Noguchi Namiko、Nagasaka Arata、Nishina Yuta、Shinoda Tomoyasu、Sakakibara Akira、Miyata Takaki
  • 雑誌名: Cell Reports 巻: 29 号: 6 ページ: 1555-1567
  • DOI: 10.1016/j.celrep.2019.09.075
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Lzts1 controls both neuronal delamination and outer radial glial-like cell generation during mammalian cerebral development (2019)
  • 著者名/発表者名: Kawaue T.、Shitamukai A.、Nagasaka A.、Tsunekawa Y.、Shinoda T.、Saito K.、Terada R.、Bilgic M.、Miyata T.、Matsuzaki F.、Kawaguchi A.
  • 雑誌名: Nature Communications 巻: 10 号: 1 ページ: 2780-2780
  • DOI: 10.1038/s41467-019-10730-y
  • NAID: 120006649601
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Roles of the Mesenchymal Stromal/Stem Cell Marker Meflin in Cardiac Tissue Repair and the Development of Diastolic Dysfunction. (2019)
  • 著者名/発表者名: Hara A, Kobayashi H, Asai N, Saito S, Higuchi T, Kato K, Okumura T, Bando YK, Takefuji M, Mizutani Y, Miyai Y, Saito S, Maruyama S, Maeda K, Ouchi N, Nagasaka A, Miyata T, Mii S, Kioka N, Worthley DL, Murohara T, Takahashi M, Enomoto A.
  • 雑誌名: Circ. Res. 巻: 125 号: 4 ページ: 414-430
  • DOI: 10.1161/circresaha.119.314806
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Meflin-Positive Cancer-Associated Fibroblasts Inhibit Pancreatic Carcinogenesis. (2019)
  • 著者名/発表者名: Mizutani Y, Kobayashi H, Iida T, Asai N, Masamune A, Hara A, Yamaguchi J, Wang T, Woods SL, Worthley D, Shimamura T, Fujishiro M, Hirooka Y, Enomoto A, Takahashi M. et al.
  • 雑誌名: Cancer Res. 巻: 79 号: 20 ページ: 5367-5381
  • DOI: 10.1158/0008-5472.can-19-0454
  • NAID: 120006786261
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] 大脳皮質形成の生産物流とクラウドダイナミクス (2019)
  • 著者名/発表者名: 宮田 卓樹
  • 雑誌名: BRAIN and NERVE 巻: 71
  • NAID: 40021890876
  • 査読あり
• [雑誌論文] Embryonic neocortical microglia express Toll-like receptor 9 and respond to plasmid DNA injected into the ventricle: technical considerations regarding microglial distribution in electroporated brain walls. (2018)
  • 著者名/発表者名: Hattori Y, Miyata T.
  • 雑誌名: eNeuro 巻: 5(6) 号: 6 ページ: ENEURO.0312-18.2018
  • DOI: 10.1523/eneuro.0312-18.2018
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Microglia extensively survey the developing cortex via the CXCL12/CXCR4 system to help neural progenitors to acquire differentiated properties. (2018)
  • 著者名/発表者名: Hattori Y, Miyata T.
  • 雑誌名: Genes to Cells 巻: 23(10) 号: 10 ページ: 915-922
  • DOI: 10.1111/gtc.12632
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Role of extrinsic mechanical force in the development of the RA-I tactile mechanoreceptor. (2018)
  • 著者名/発表者名: Pham TQ, Kawaue T, Hoshi T, Tanaka Y, Miyata T, Sano A
  • 雑誌名: Sci Rep 巻: 8 号: 1 ページ: 11085-11085
  • DOI: 10.1038/s41598-018-29390-x
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Differentiating cells mechanically limit the interkinetic nuclear migration of progenitor cells to secure apical cytogenesis (2018)
  • 著者名/発表者名: Watanabe Yuto、Kawaue Takumi、Miyata Takaki
  • 雑誌名: Development 巻: 145 号: 14
  • DOI: 10.1242/dev.162883
  • NAID: 120006536920
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Elasticity-based boosting of neuroepithelial nukleokinesis via indirect energy transfer from mother to daughter (2018)
  • 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, Yugo Fukazaawa, Masaharu Nagayama, Takashi Miura, Taiji Adachi, Takaki Miyata
  • 雑誌名: PLoS Biology 巻: 16 号: 4 ページ: 2004426-2004426
  • DOI: 10.1371/journal.pbio.2004426
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Synaptic transmission from subplate neurons controls radial migration of neocortical neurons. (2018)
  • 著者名/発表者名: Ohtaka-Maruyama Chiaki, Okamoto Mayumi, Endo Kentaro, Oshima Minori, Kaneko Noe, Yura Kei, Okado Haruo, Miyata Takaki, Maeda Nobuaki
  • 雑誌名: Science 巻: 360 号: 6386 ページ: 313-317
  • DOI: 10.1126/science.aar2866
  • NAID: 40021833055
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Radial glial fibers support neuronal migration and regeneration after neonatal brain injury. (2018)
  • 著者名/発表者名: Jinnou H, Sawada M, Kawase K, Kaneko N, Herranz-Perez V, Miyamoto T, Kawaue T, Miyata T, Tabata Y, Akaike T, Garcia-Verdugo JM, Ajioka I, Saitoh S, Sawamoto K.
  • 雑誌名: Cell Stem Cell 巻: 22 号: 1 ページ: 128-137
  • DOI: 10.1016/j.stem.2017.11.005
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Neural progenitor cells undergoing Yap/Tead-mediated enhanced self-renewal form heterotopias more easily in the diencephalon than in the telencephalon. (2018)
  • 著者名/発表者名: K.Saito, R. Kawasoe, H. Sasaki, A. Kawaguchi and T. Miyata
  • 雑誌名: Neurochem Res 巻: 43 号: 1 ページ: 171-180
  • DOI: 10.1007/s11064-017-2390-x
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Reelin transiently promotes N-cadherin-dependent neuronal adhesion during mouse cortical development (2017)
  • 著者名/発表者名: Yuki Matsunaga, Mariko Noda, Hideki Murakawa, Kanehiro Hayashi, Arata Nagasaka, Seika Inoue, Takaki Miyata, Takashi Miura, Ken-ichiro Kubo, and Kazunori Nakajima
  • 雑誌名: Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 巻: 114 号: 8 ページ: 2048-2053
  • DOI: 10.1073/pnas.1615215114
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Sustained inflammation after pericyte depletion induces irreversible blood-retina barrier breakdown (2017)
  • 著者名/発表者名: Ogura S, Kurata K, Hattori Y, Takase H, Ishiguro-Oonuma T, Hwang Y, Ahn S, Park I, Ikeda W, Kusuhara S, Fukushima Y, Nara H, Sakai H, Fujiwara T, Matsushita J, Ema M, Hirashima M, Minami T, Shibuya M, Takakura N, Kim P, Miyata T, Ogura Y, Uemura A
  • 雑誌名: JCI Insight 巻: 2 号: 3
  • DOI: 10.1172/jci.insight.90905
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Katanin p80, NuMA and cytoplasmic dynein cooperate to control microtubule dynamics (2017)
  • 著者名/発表者名: Mingyue Jin, Oz Pomp, Tomoyasu Shinoda, Shiori Toba, Takayuki Torisawa, Ken’ya Furuta, Kazuhiro Oiwa, Takuo Yasunaga, Daiju Kitagawa, Shigeru Matsumura, Takaki Miyata, Thong Teck Tan, Bruno Reversade & Shinji Hirotsune
  • 雑誌名: Scientific Reports 巻: 7 号: 1 ページ: 39902-39902
  • DOI: 10.1038/srep39902
  • NAID: 120005997787
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] 神経上皮－大脳皮質の原構造におけるクラウドダイナミクスと組織力学 (2017)
  • 著者名/発表者名: 宮田 卓樹
  • 雑誌名: 生体の科学 巻: 68 ページ: 4-8
• [雑誌論文] Differences in the Mechanical Properties of the Developing Cerebral Cortical Proliferative Zone between Mice and Ferrets at both the Tissue and Single-Cell Levels. (2016)
  • 著者名/発表者名: Nagasaka, A., Shinoda, T., Kawaue, T., Suzuki, M., Nagayama, K., Matsumoto, T., Ueno, N., Kawaguchi, A. and Miyata, T.
  • 雑誌名: Front Cell Dev. Biol. 巻: 25 ページ: 139-139
  • DOI: 10.3389/fcell.2016.00139
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Two-Photon imaging of DiO-labelled Meissner corpuscle in living mouse's fingertip (2016)
  • 著者名/発表者名: Pham TQ, Hoshi T, Tanaka Y, Sano A, Kawaue T, Miyata T
  • 雑誌名: IEEE Trans Haptics 巻: 9 号: 4 ページ: 483-491
  • DOI: 10.1109/toh.2016.2574718
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] The PDK1-Akt Pathway Regulates Radial Neuronal Migration and Microtubules in the Developing Mouse Neocortex (2016)
  • 著者名/発表者名: Itoh, Y., Higuchi, M., Oishi, K.,Kishi, Y., Okazaki, T., Sakai, H., Miyata, T., Nakajima, K., Gotoh, Y.
  • 雑誌名: PNAS. 巻: 113(21) 号: 21 ページ: 2955-64
  • DOI: 10.1073/pnas.1516321113
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Cell-cycle-independent transitions in temporal identity of mammalian neural progenitor cells (2016)
  • 著者名/発表者名: Okamoto M, Miyata T, Konno D, Ueda HR, Kasukawa T, Hashimoto M, Matsuzaki F, Kawaguchi A
  • 雑誌名: Nat Commun 巻: 7 号: 1 ページ: 11349-11349
  • DOI: 10.1038/ncomms11349
  • 査読あり / オープンアクセス
• [学会発表] 脳室面に存在するElast inは、発生期大脳の力学的特性を担うことで脳発生に関与している (2021)
  • 著者名/発表者名: 篠田友錆，宮田卓樹
  • 学会等名: 第126回日本解剖学会全国学術集会
• [学会発表] Novel dynamic iamellipodia-like structures in neuro progenitor cells (2020)
  • 著者名/発表者名: 篠田友錆
  • 学会等名: ABiS Symposium
• [学会発表] Molecular mechanisms that control the generation of outer radial glia (2020)
  • 著者名/発表者名: Ayano Kawaguchi
  • 学会等名: German-Japanese Developmental Neuroscience Meeting 2020
  • 国際学会
• [学会発表] 胎生期大脳におけるミクログリア分布の時空間的制御とその生理学的意義 (2020)
  • 著者名/発表者名: 服部祐季、宮田卓樹
  • 学会等名: 第 10 回名古屋大学医学系研究科・生理学研究所合同シンポジウム
• [学会発表] 大脳発生における outer radial glia誕生の制御機構 (2019)
  • 著者名/発表者名: Kawaguchi A, Kawaue T, Shitamukai A, Tsunekawa Y, Nagasaka A, Saito K, Shinoda T, Matsuzaki F, Miyata T.
  • 学会等名: 第52回日本発生生物学会大会
• [学会発表] Lzts1による前駆細胞の位置移動が大脳皮質ニューロンの運命に与える影響 (2019)
  • 著者名/発表者名: 林祐希、川口綾乃、宮田卓樹
  • 学会等名: 第79回日本解剖学会中部支部学術集会
• [学会発表] Imaging and mechanical analysis on the developing cerebral cortex (2019)
  • 著者名/発表者名: Miyata Takaki.
  • 学会等名: Korea University & Nagoya University Academic Symposium
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] 脳細胞づくりを担う前駆細胞たちの形態・ふるまいを理解するには：これまでと今の問いかけ (2019)
  • 著者名/発表者名: 宮田 卓樹
  • 学会等名: 第42回日本神経科学大会
• [学会発表] 大脳原基皮質板におけるニューロン個性化完遂にはミクログリアの一時退出が必要である (2019)
  • 著者名/発表者名: 服部 祐季，内藤 裕，川口 綾乃，宮田 卓樹
  • 学会等名: 第42回日本神経科学大会
• [学会発表] 大脳新皮質の腹側方向への拡張的形成には胎生初期プレプレートニューロンの腹側への流れが物理的に貢献する (2019)
  • 著者名/発表者名: 齋藤 加奈子，岡本 麻友美，渡邊 裕斗，長坂 新，宮田 卓樹
  • 学会等名: 第42回日本神経科学大会
• [学会発表] 細胞間の「力」の授受が、神経系前駆細胞の秩序だった運動と大脳発生に重要である (2019)
  • 著者名/発表者名: 篠田友靖、長坂新、井上康博、樋口亮、南佳晃、加藤輝、鈴木誠、近藤武史、川上巧、齋藤加奈子、深澤有吾、三浦岳、安達泰冶、長山雅晴、宮田卓樹
  • 学会等名: 第124回日本解剖学会総会全国学術集会
• [学会発表] 胎生中期皮質板におけるミクログリアの一時的な不在は、ニューロンの適切な個性化獲得に重要である (2019)
  • 著者名/発表者名: 服部 祐季、内藤裕、宮田卓樹
  • 学会等名: 第124回日本解剖学会総会全国学術集会
• [学会発表] 大脳新皮質の腹側方向への拡張的形成には胎生初期プレプレートニューロンの腹側移動が物理的に貢献する (2019)
  • 著者名/発表者名: 齋藤 加奈子、岡本 麻友美、渡邊 裕斗、宮田 卓樹
  • 学会等名: 第124回日本解剖学会総会全国学術集会
• [学会発表] 大脳原基深部「S期ゾーン」のライブイメージング -S期の開始、S期細胞の動きに関する解析- (2019)
  • 著者名/発表者名: 川添亮太郎、川上巧、宮田卓樹
  • 学会等名: 第124回日本解剖学会総会全国学術集会
• [学会発表] 胎生期神経前駆細胞の核の集団的配置転換システム: Collective and systematic repositioning of the nuclei of embryonic neural progenitor cells (2018)
  • 著者名/発表者名: 宮田 卓樹
  • 学会等名: 第41回日本分子生物学会年会
  • 招待講演
• [学会発表] Reelin欠損による小脳低形成をSonic Hedgehogシグナルを利用し、治療できるか (2018)
  • 著者名/発表者名: 松岡未紗、宮田卓樹
  • 学会等名: 日本解剖学会第78回中部支部学術集会
• [学会発表] Spatiotemporally controlled microglial absence is required for cortical neuron subtype specification (2018)
  • 著者名/発表者名: 服部祐季、宮田卓樹
  • 学会等名: 第8回生理学研究所・名古屋大学大学院医学系研究科合同シンポジウム
• [学会発表] 最も細長い上皮細胞の中の流動と外部要因：神経前駆細胞による「生産物流」 (2018)
  • 著者名/発表者名: 宮田卓樹
  • 学会等名: 第91回日本生化学会
  • 招待講演
• [学会発表] Premigratory neurons mechanically limit interkinetic nuclear migration to secure progenitor cells’ apical cytogenesis (2018)
  • 著者名/発表者名: Yuto Watanabe, Takumi Kawaue, Takaki Miyata
  • 学会等名: 第70回日本細胞生物学会 第51回日本発生生物学会 合同大会
• [学会発表] Unexpectedly wide-range cell-cell contact via Delta-presenting lamellipodia-like protrusions in the mouse neuroepithelium (2018)
  • 著者名/発表者名: Takumi Kawaue, Yugo Fukazawa, Takaki Miyata
  • 学会等名: 第70回日本細胞生物学会 第51回日本発生生物学会 合同大会
• [学会発表] Elasticity-based boosting of neuroepithelial nucleokinesis via indirect energy transfer from mother to daughter (2018)
  • 著者名/発表者名: Tomoyasu Shinoda1, Arata Nagasaka, Yasuhiro Inoue, Ryo Higuchi, Yoshiaki Minami, Kagayaki Kato, Makoto Suzuki, Takefumi kondo, Takumi Kawaue, Kanako Saito, Naoto Ueno, Yugo Fukazawa, Masaharu Nagayama, Takashi Miura, Taiji Adachi, Takaki Miyata
  • 学会等名: 第70回日本細胞生物学会 第51回日本発生生物学会 合同大会
• [学会発表] The preplate stream: neurons generated earliest in the pallium migrate ventrally to mechanically bend radial fibers and expand the neocortex (2018)
  • 著者名/発表者名: Kanako Saito, Takaki Miyata
  • 学会等名: 第70回日本細胞生物学会 第51回日本発生生物学会 合同大会
• [学会発表] Premigratory neurons mechanically limit interkinetic nuclear migration to secure progenitor cells’ apical cytogenesis (2018)
  • 著者名/発表者名: T. Kawaue, Y. Watanabe, T. Miyata
  • 学会等名: 22nd Biennial Meeting of the International Scoety for Developmental Neuroscience (ISDN)
  • 国際学会
• [学会発表] The preplate stream: neurons generated earliest in the pallium migrate ventrally to mechanically bend radial fibers and expand the neocortex (2018)
  • 著者名/発表者名: K. Saito, M. Okamoto, T. Miyata
  • 学会等名: 22nd Biennial Meeting of the International Scoety for Developmental Neuroscience (ISDN)
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Production logistics in neurogenesis (2017)
  • 著者名/発表者名: Takaki Miyata
  • 学会等名: 第50回日本発生生物学会年会
  • 国際学会
• [備考] Takaki Miyata Laboratory
  • URL: https://www.takaki-miyata-lab.org/
• [備考] TAKAKI MIYATA Laboratry
  • URL: https://www.takaki-miyata-lab.org/