力学的観点から問う大脳発生

• 研究課題/領域番号: 17K08489
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 基金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 解剖学一般(含組織学・発生学)
• 研究機関: 名古屋大学
• 研究代表者: 篠田 友靖 名古屋大学, 医学系研究科, 助教 (80505652)
• 研究期間 (年度): 2017-04-01 – 2020-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2019年度)
• 配分額: 4,810千円 (直接経費: 3,700千円、間接経費: 1,110千円); 2019年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円); 2018年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円); 2017年度: 2,730千円 (直接経費: 2,100千円、間接経費: 630千円)
• キーワード: 大脳発生 / 幹細胞 / 核運動 / 神経前駆細胞 / 神経発生 / 脳発生 / 神経上皮 / 発生・分化

研究成果の概要

脳の細胞を産み出す神経系前駆細胞が細胞体を動かすための、全く新しいメカニズムを発見しました。脳室面隣接域で母細胞が細胞分裂するとき、周囲の細胞を押しのけ、変形させます。そして、押しのけられた細胞たちが元の形に戻ろうとする力を娘細胞が受け取り、自身を脳の外側に動かします。この「押したら変形し、元に戻ろうとする」という性質を利用する、とても合理的な仕組みが存在することが明らかになりました。この性質を利用した力の受け渡しが、神経系前駆細胞の動く方向に規則性を作り出し、途切れることのない細胞の産生と秩序を持った細胞の積み上がりをつくり出します。このおかげで正しい形に脳がつくられることがわかりました。

研究成果の学術的意義や社会的意義

「再生医療」の核となるオルガノイドの形成過程では、細胞集団が自立的に秩序立った積み重なりを産み出すことが知られていました。この「自己組織化」の原理は、実はよく判っていなかったのです。本研究で明らかになった「力の受け渡しによる細胞産生・供給方向の秩序化」は、大脳発生のみに留まらず、多細胞の積み重なりに秩序を与えて組織を形成する過程の一般的な原理のひとつであると思われます。
またヒトの脳は本研究でモデルとしたマウスよりも、はるかにたくさんの細胞が積み重なっています。もしかしたら、ヒトの脳ではより効率的で洗練された「力の受け渡し」メカニズムが存在しているのかもしれません。

研究成果

• [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] 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] 神経幹細胞による「他力」活用 (2018)
  • 著者名/発表者名: 篠田友靖，川上巧，宮田卓樹
  • 雑誌名: 生化学 巻: 90 号: 6 ページ: 820-824
  • DOI: 10.14952/SEIKAGAKU.2018.900820
  • ISSN: 0037-1017
  • 年月日: 2018-12-25
  • 査読あり
• [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
• [学会発表] Elasticity in the subapical area maintains neuroepitherial structure in mammalian developing cerebral cortex (2020)
  • 著者名/発表者名: Shinoda Tomoyasu, Miyata Takaki
  • 学会等名: 第125回日本解剖学会・全国学術集会
  • 国際学会
• [学会発表] Novel dynamic lammelipodia-like structures in neural progenitor cells (2020)
  • 著者名/発表者名: Shinoda Tomoyasu
  • 学会等名: ABiS Symposium 'Forefront and future of electron microscopic imaging'
  • 国際学会
• [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
  • 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] Elasticity-based boosting of neuroepithelial nukleokinesis via indirect energy transfer from mother to daughter (2018)
  • 著者名/発表者名: 篠田 友靖
  • 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 nukleokinesis via indirect energy transfer from mother to daughter (2018)
  • 著者名/発表者名: 篠田 友靖
  • 学会等名: 第41回日本神経科学大会
• [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 Shinoda
  • 学会等名: Joint annual meeting of JSDB 51st and JSCB 70th
  • 国際学会
• [備考] 研究トピックス
  • URL: https://www.med.nagoya-u.ac.jp/medical_J/research/pdf/PLOS_B_20180423.pdf
• [備考] 所属研究室HP
  • URL: https://www.takaki-miyata-lab.org/