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長鎖ノンコーディングRNAを介した遺伝子発現制御による霊長類特異的脳機能分化

研究課題

研究課題/領域番号 18J21142
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 神経化学・神経薬理学
研究機関九州大学

研究代表者

亀田 朋典  九州大学, 医学系学府, 特別研究員(DC1)

研究期間 (年度) 2018-04-25 – 2021-03-31
研究課題ステータス 完了 (2020年度)
配分額 *注記
2,800千円 (直接経費: 2,800千円)
2020年度: 900千円 (直接経費: 900千円)
2019年度: 900千円 (直接経費: 900千円)
2018年度: 1,000千円 (直接経費: 1,000千円)
キーワード神経幹細胞 / ノンコーディングRNA / 非コードRNA / エピジェネティクス
研究実績の概要

iPS細胞由来ヒト神経幹細胞株AF22を用いて、マウスと比較してヒト神経幹細胞で高発現しているMEIS1-pancMEIS1ペアの機能を調べた。MEIS1 mRNAをノックダウンしたところ、神経幹細胞マーカー遺伝子SOX2とPAX6の発現量が有意に減少することを明らかにした。これはマウスと比較して霊長類神経幹細胞においてMEIS1遺伝子の発現量が高いことが霊長類神経幹細胞のより長期間に渡る幹細胞性維持に寄与しうることを示唆している。
次にpancRNAをノックダウンしたところ、パートナーのMEIS1 mRNAの発現が有意に減少した。このことから、pancMEIS1はヒト神経幹細胞においてMEIS1 mRNAの発現を正に制御しており、このpancRNAの有無がMEIS1遺伝子の発現量の種差を生み出す原因の一つである可能性が示唆された。
次にヒトiPS細胞を用いた大脳皮質三次元培養法でMEIS1の機能解析を行った。培養50日目にレンチウイルスを用いてMEIS1 mRNAのノックダウンを試みた。53日目にEdu処理し、MEIS1 ノックダウンによる神経幹細胞の細胞周期を調べたところ、MEIS1のノックダウンはオルガノイド内の神経幹細胞の細胞周期を促進していることがわかった。さらに60日目にGFP陽性細胞の神経分化傾向を未成熟神経細胞マーカーと幹細胞マーカーの共染色により調べたところ、MEIS1のノックダウンにより神経幹細胞の割合は減少し、未成熟神経の割合が増加していることを見出した。これらの結果はMEIS1の高発現が霊長類神経幹細胞に見られるゆっくりとした発生や増殖という特徴に寄与していることを示唆している。
本年度の研究より霊長類特異的pancMEIS1がMEIS1 mRNAの発現を増強すること、MEIS1遺伝子の高発現が霊長類の大脳皮質の拡大に寄与しうることが考えられた。

現在までの達成度 (段落)

令和2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

令和2年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(3件)
  • 2020 実績報告書
  • 2019 実績報告書
  • 2018 実績報告書
  • 研究成果

    (7件)

すべて 2021 2020 2019 2018

すべて 雑誌論文 (2件) (うち査読あり 2件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (5件) (うち国際学会 3件)

  • [雑誌論文] Modeling of early neural development in vitro by direct neurosphere formation culture of chimpanzee induced pluripotent stem cells2020

    • 著者名/発表者名
      Ryunosuke Kitajima, Risako Nakai, Takuya Imamura, Tomonori Kameda, Daiki Kozuka, Hirohisa Hirai, Haruka Ito, Hiroo Imai, Masanori Imamura
    • 雑誌名

      Stem Cell Research

      巻: 44 ページ: 101749-101749

    • DOI

      10.1016/j.scr.2020.101749

    • NAID

      120006813300

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Canonical TGF-β Signaling Negatively Regulates Neuronal Morphogenesis through TGIF/Smad Complex-Mediated CRMP2 Suppression2018

    • 著者名/発表者名
      Hideyuki Nakashima, Keita Tsujimura, Koichiro Irie, Masataka Ishizu, Miao Pan, Tomonori Kameda, Kinichi Nakashima
    • 雑誌名

      Journal of Neuroscience

      巻: 38 号: 20 ページ: 4791-4810

    • DOI

      10.1523/jneurosci.2423-17.2018

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] 神経活性化による新規DNAメチル化を介した遺伝子エンハンサー活性制御は興奮性シナプス形成に寄与する2021

    • 著者名/発表者名
      Tomonori Kameda, Hideyuki Nakashima, Takumi Takizawa, Fumihito Miura, Takashi Ito, Kinichi Nakashima, Takuya Imamura
    • 学会等名
      第14回日本エピジェネティクス研究会年会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] ニューロンは神経活性化により新規DNAメチル化を介してエンハンサー活性を調節し、興奮性シナプス形成に影響する2019

    • 著者名/発表者名
      Tomonori Kameda, Takuya Imamura, Takumi Takizawa, Fumihito Miura, Takashi Ito, Kinichi Nakashima
    • 学会等名
      日本分子生物学会年会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] Neuronal activation can modulate enhancer activity through de novo DNA methylation2019

    • 著者名/発表者名
      Tomonori Kameda, Takuya Imamura, Takumi Takizawa, Fumihito Miura, Takashi Ito, Kinichi Nakashima
    • 学会等名
      The 10th IBRO World Congress of Neuroscience
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Neuronal activation can modulate enhancer activity through de novo DNA methylation2019

    • 著者名/発表者名
      Tomonori Kameda, Takuya Imamura, Takumi Takizawa, Fumihito Miura, Takashi Ito, Kinichi Nakashima
    • 学会等名
      ISSCR/KSSCR International Symposium
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Neuronal activation can modulate enhancer activity through de novo DNA methylation2019

    • 著者名/発表者名
      Tomonori Kameda, Takuya Imamura, Takumi Takizawa, Fumihito Miura, Takashi Ito, Kinichi Nakashima
    • 学会等名
      Neuroscience 2019
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会

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公開日: 2018-05-01   更新日: 2024-03-26  

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