小脳神経回路形成に関わるニューロン分化の遺伝プログラムの解明

• 研究課題/領域番号: 18H02448
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 審査区分: 小区分44020:発生生物学関連
• 研究機関: 名古屋大学
• 研究代表者: 日比 正彦 名古屋大学, 理学研究科, 教授 (40273627)
• 研究期間 (年度): 2018-04-01 – 2021-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2021年度)
• 配分額: 17,420千円 (直接経費: 13,400千円、間接経費: 4,020千円); 2020年度: 5,460千円 (直接経費: 4,200千円、間接経費: 1,260千円); 2019年度: 5,460千円 (直接経費: 4,200千円、間接経費: 1,260千円); 2018年度: 6,500千円 (直接経費: 5,000千円、間接経費: 1,500千円)
• キーワード: 発生・分化 / 神経科学 / 脳・神経 / 遺伝学 / 遺伝子

研究成果の概要

神経回路を構成するニューロンは、発生過程において神経幹細胞または神経前駆細胞から産生される。しかし、これらの細胞から複雑な神経回路構造を形成する個々のニューロンへ分化するメカニズムは未だ不明な点が多い。本研究では、小脳神経回路を構成する小脳プルキンエ細胞とその入力細胞である下オリーブ核ニューロンに焦点を当て、これらニューロンの分化および神経回路の形成過程を制御する遺伝プログラムの一端を解明した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

動物の複雑な行動を制御する神経回路は遺伝プログラムに従って形成される。本研究では、小脳神経回路をモデルとして、小脳神経回路を構成するプルキンエ細胞と下オリーブ核ニューロンの、細胞分化や神経回路形成を制御する遺伝プログラムの一端を解明した。本研究は、多様な神経細胞が産生される発生生物学のメカニズムを明らかにするだけでなく、小脳神経回路の異常によって引き起こされる種々のヒト疾患の病態解明や治療法の開発にも貢献する可能性がある。

研究成果

• [国際共同研究] University of South Carolina(米国)
• [雑誌論文] Morphological analysis of the cerebellum and its efferent system in a basal actinopterygian fish, Polypterus senegalus (2022)
  • 著者名/発表者名: Ikenaga Takanori、Shimomai Rinko、Hagio Hanako、Kimura Satoru、Matsumoto Kazumasa、Kato Dai‐ichiro、Uesugi Kentaro、Takeuchi Akihisa、Yamamoto Naoyuki、Hibi Masahiko
  • 雑誌名: Journal of Comparative Neurology 巻: 530 号: 8 ページ: 1231-1246
  • DOI: 10.1002/cne.25271
  • 査読あり
• [雑誌論文] Involvement of Cerebellar Neural Circuits in Active Avoidance Conditioning in Zebrafish (2021)
  • 著者名/発表者名: Wataru Koyama, Ryo Hosomi, Koji Matsuda, Koichi Kawakami, Masahiko Hibi, Takashi Shimizu
  • 雑誌名: eNeuro 巻: 8 号: 3 ページ: 0507-0520
  • DOI: 10.1523/eneuro.0507-20.2021
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Cfdp1 controls the cell cycle and neural differentiation in the zebrafish cerebellum and retina (2021)
  • 著者名/発表者名: Tsubasa Itoh, Shinsuke Inoue, Xiaoding Sun, Ryo Kusuda, Masahiko Hibi, Takashi Shimizu
  • 雑誌名: Developmental Dynamics 巻: 250 号: 11 ページ: 1618-1633
  • DOI: 10.1002/dvdy.371
  • 査読あり
• [雑誌論文] Maintenance of quiescent oocytes by noradrenergic signals (2021)
  • 著者名/発表者名: Jeongho Kim, Moonjung Hyun, Masahiko Hibi, Young-Jai You
  • 雑誌名: Nature Communications 巻: 12 号: 1 ページ: 6925-6925
  • DOI: 10.1038/s41467-021-26945-x
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Molecular properties of new enzyme rhodopsins with PDE activity (2020)
  • 著者名/発表者名: Sugiura M., Tsunoda SP., Hibi M., Kandori H
  • 雑誌名: ACS Omega 巻: 5 号: 18 ページ: 10602-10609
  • DOI: 10.1021/acsomega.0c01113
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Functionally distinct Purkinje cell types show temporal precision in encoding locomotion (2020)
  • 著者名/発表者名: Weipang Chang, Andrea Pedroni, Victoria Hohendorf, Stefania Giacomello, Masahiko Hibi, Reinhard W. Koster, Konstantinos Ampatzis
  • 雑誌名: Proceedings of the National Academy of Sciences 巻: 117 号: 29 ページ: 17330-17337
  • DOI: 10.1073/pnas.2005633117
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Gsx2 is required for specification of neurons in the inferior olivary nuclei from Ptf1a-expressing neural progenitors in zebrafish. (2020)
  • 著者名/発表者名: Itoh T, Takeuchi M, Sakgami M, Asakawa K, Sumiyama K, Kawakami K, Shimizu T, Hibi M.
  • 雑誌名: Development 巻: 147
  • DOI: 10.1242/dev.190603
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Syntaphilin-Mediated Docking of Mitochondria at the Growth Cone Is Dispensable for Axon Elongation In Vivo (2019)
  • 著者名/発表者名: Tine Verreet , Cory J Weaver , Hiromu Hino , Masahiko Hibi, Fabienne E Poulain
  • 雑誌名: eNeuro 巻: 6 号: 5 ページ: ENEURO.0026-19.2019
  • DOI: 10.1523/eneuro.0026-19.2019
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Role of Reelin in cell positioning in the cerebellum and the cerebellum-like structure in zebrafish. (2019)
  • 著者名/発表者名: Nimura T, Itoh T, Hagio H, Hayashi T, Di Donato V, Takeuchi M, Itoh T, Inoguchi F, Sato Y, Yamamoto N, Katsuyama Y, Del Bene F, Shimizu T, Hibi M.
  • 雑誌名: Dev Biol. 巻: 455 号: 2 ページ: 393-408
  • DOI: 10.1016/j.ydbio.2019.07.010
  • NAID: 120006808762
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Tracing of Afferent Connections in the Zebrafish Cerebellum Using Recombinant Rabies Virus (2019)
  • 著者名/発表者名: Dohaku Ryuji、Yamaguchi Masahiro、Yamamoto Naoyuki、Shimizu Takashi、Osakada Fumitaka、Hibi Masahiko
  • 雑誌名: Frontiers in Neural Circuits 巻: 13 ページ: 1-15
  • DOI: 10.3389/fncir.2019.00030
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Color opponency with a single kind of bistable opsin in the zebrafish pineal organ (2018)
  • 著者名/発表者名: Wada Seiji、Shen Baoguo、Kawano-Yamashita Emi、Nagata Takashi、Hibi Masahiko、Tamotsu Satoshi、Koyanagi Mitsumasa、Terakita Akihisa
  • 雑誌名: Proceedings of the National Academy of Sciences 巻: 115 号: 44 ページ: 11310-11315
  • DOI: 10.1073/pnas.1802592115
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Madagascar ground gecko genome analysis characterizes asymmetric fates of duplicated genes (2018)
  • 著者名/発表者名: Hara Y, Takeuchi M, Kageyama Y, Tatsumi K, Hibi M, Kiyonari H, Kuraku S.
  • 雑誌名: BMC Biology 巻: 16 号: 1 ページ: 40-40
  • DOI: 10.1186/s12915-018-0509-4
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Distinct interactions of Sox5 and Sox10 in fate specification of pigment cells in medaka and zebrafish. (2018)
  • 著者名/発表者名: Nagao Y, Takada H, Miyadai M, Adachi T, Seki R, Kamei Y, Hara I, Taniguchi Y, Naruse K, Hibi M, Kelsh RN, Hashimoto H
  • 雑誌名: PLoS Genetics 巻: 14(4) 号: 4 ページ: 1007260-1007260
  • DOI: 10.1371/journal.pgen.1007260
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [学会発表] Role of transcription factors Skor1b/2 and Foxp1b/4 in differentiation of Purkinje cells in zebrafish (2021)
  • 著者名/発表者名: Itoh, T., Yura, S., Nakanishi, A., Uehara, M., Shimizu, T., Hibi, M.
  • 学会等名: 第54回 日本発生生物学学会年会
• [学会発表] Molecular mechanisms of Purkinje cell differentiation mediated by transcriptional regulators (2021)
  • 著者名/発表者名: Uehara, M., Itoh., T., Yura, S., Nakanishi, A., Shimizu, T., Hibi, M.
  • 学会等名: The 27th Japanese Medaka and Zebrafish Meeting
• [学会発表] Molecular mechanisms that control differentiation of Purkinje cells in zebrafish (2020)
  • 著者名/発表者名: Itoh, T., Yura, S., Nakanishi, A., Uehara, M., Shimizu, T., Hibi, M.
  • 学会等名: The 26th Japanese Medaka and Zebrafish Meeting
• [学会発表] 小型魚類を用いた小脳神経回路の形成と機能の解析 (2019)
  • 著者名/発表者名: 日比正彦
  • 学会等名: 第一回小脳システム研究会シンポジウム
  • 招待講演
• [学会発表] Generation of novel optogenetic tools controlling intracellular second messengers in neurons (2019)
  • 著者名/発表者名: Hagio H, Matsuda K, Shimizu T, Nagata T, Koyanagi M, Terakita A, Hibi M
  • 学会等名: 第25回小型魚類研究会
• [学会発表] Differentiation of inferior olivary nucleus neurons and Purkinje cells from Ptf1a-expressing progenitors (2019)
  • 著者名/発表者名: Itoh T, Yura S, Takeuchi M, Sakagami M, Shimizu T, Hibi M
  • 学会等名: 第25回小型魚類研究会
• [学会発表] Development and function of zebrafish cerebellar neural circuitry (2019)
  • 著者名/発表者名: Hibi M, Itoh T, Yura S, Matsuda K, Shimizu T
  • 学会等名: NEURO2019（第42回日本神経科学大会、第62回日本神経化学会大会）
• [学会発表] Development and function of zebrafish cerebellar neural circuits (2019)
  • 著者名/発表者名: Hibi M, Itoh T, Yura S, Matsuda K, Shimizu T
  • 学会等名: Gordon Research Conference
  • 国際学会
• [学会発表] Roles of transcriptional regulators Foxp1b/Foxp4 and Skor1b/Skor2 in differentiation of Purkinje cells in the zebrafish cerebellum (2019)
  • 著者名/発表者名: Yura S, Itoh T, Shimizu T, Hibi M
  • 学会等名: 第52回日本発生生物学大会
• [学会発表] Cfdp1 regulates cell cycle and differentiation of granule cells in the zebrafish cerebellum (2019)
  • 著者名/発表者名: Shimizu T, Inoue S, Sun X, Hibi M
  • 学会等名: 第52回日本発生生物学大会
• [学会発表] Molecular mechanisms for differentiation of the inferior olivary nucleus neurons in zebrafish (2019)
  • 著者名/発表者名: Itoh T, Takeuchi M, Sakagami M, Shimizu T, Hibi M
  • 学会等名: 第52回日本発生生物学大会
• [学会発表] Transcriptional regulators controlling formation of the cerebellar neural circuits. (2018)
  • 著者名/発表者名: Hibi M, Itoh T, Yura S, Matsuda K, Shimizu T
  • 学会等名: 5th Imaging Structure and Function in the Zebrafish Brain Conference
  • 国際学会
• [学会発表] Genetic control for development of the inferior olive nucleus neurons in zebrafish. (2018)
  • 著者名/発表者名: Itoh T, Takeuchi M, Sakagami M, Asakawa K, Kawakami K, Shimizu T, Hibi M
  • 学会等名: 13th International Zebrafish Conference
  • 国際学会
• [学会発表] Involvement of axonal transport of Reelin in the layer and the neural circuit formation of the cerebellum and the optic tectum. (2018)
  • 著者名/発表者名: Hibi M, Nimura T, Itoh T, Hayashi T, Takeuchi M, Di Donata V, Del Bene F, Shimizu T.
  • 学会等名: 13th International Zebrafish Conference
  • 国際学会
• [学会発表] The cerebellar neural circuits differentially regulate freezing and active avoidance responses in the classical fear conditioning. (2018)
  • 著者名/発表者名: Matsuda K, Yoshida M, Hosomi R, Tanabe H, Kawakami K, Hibi M, Shimizu T
  • 学会等名: 13th International Zebrafish Conference
  • 国際学会
• [学会発表] Optogenetic manipulation of zebrafish neural circuits toward understanding higher order function of the cerebellum. (2018)
  • 著者名/発表者名: Shimizu T, Matsuda K, Hibi M
  • 学会等名: 第56回日本生物物理学会年会
  • 国際学会
• [学会発表] Role of axonal transport of Reelin in layer and neural circuit formation in the cerebellum and the optic tectum. (2018)
  • 著者名/発表者名: Nimura T, Di Donata V, Hayashi T, Takeuchi M, Shimizu T, Del Bene F, Hibi M
  • 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学会
• [学会発表] Fat2 controls formation of cerebellar neural circuits in zebrafish. (2018)
  • 著者名/発表者名: Dohaku R, Takeuchi M, Shimizu T, Hibi M
  • 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学会
• [学会発表] Molecular mechanisms that control development of the inferior olive nucleus neurons in zebrafish. (2018)
  • 著者名/発表者名: Itoh T, Takeuchi M, Sakagami M, Asakawa K, Kawakami K, Shimizu T, Hibi M
  • 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学会