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単一細胞トランスクリプトームによる異なる神経サブタイプを生み出す分子機構の解明

研究課題

研究課題/領域番号 19H03204
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43050:ゲノム生物学関連
研究機関筑波大学

研究代表者

堀江 健生  筑波大学, 生命環境系, 助教 (10455925)

研究期間 (年度) 2019-04-01 – 2022-03-31
研究課題ステータス 完了 (2021年度)
配分額 *注記
17,420千円 (直接経費: 13,400千円、間接経費: 4,020千円)
2021年度: 5,070千円 (直接経費: 3,900千円、間接経費: 1,170千円)
2020年度: 4,940千円 (直接経費: 3,800千円、間接経費: 1,140千円)
2019年度: 7,410千円 (直接経費: 5,700千円、間接経費: 1,710千円)
キーワードホヤ / 単一細胞トランスクリプトーム解析 / 神経細胞 / 細胞分化 / 単一細胞トランスクリプトーム / シングルセルトランスクリプトーム / 遺伝子発現解析 / 神経発生
研究開始時の研究の概要

本研究は、シンプルなホヤ幼生の中枢神経系をモデルとして、単一細胞トランスクリプトーム解析などのゲノム生物学的な手法と発生生物学的な手法を組み合わせことにより、中枢神経系に存在する全てのニューロンについて、異なる神経サブタイプを生み出す分子機構を解明する。そして、ホヤにおける知見を他のモデル動物の知見と比較し、進化的に保存された普遍的なニューロンの分化機構の解明を目指す。

研究成果の概要

本研究は、シンプルなホヤ幼生の中枢神経系をモデルとして、単一細胞トランスクリプトーム解析などのゲノム生物学的な手法と発生生物学的な手法を組み合わせことにより、中枢神経系に存在する全てのニューロンについて、異なる神経サブタイプを生み出す分子機構を解明することを目的としている。
我々は、単一細胞トランスクリプトーム解析のデータをもとにドーパミン神経、様々な種類のGABA神経、グルタミン酸作動性の表皮感覚神経細胞の分化機構について解明した。また、様々な動物における感覚神経細胞の分化機構の比較解析を行い、左右相称動物の間で保存された感覚神経細胞の分化機構を解明した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究では、シンプルな神経系を持つホヤを用いることで様々な神経細胞の分化機構を解明した。さらに、解明した分化機構をもとに様々な神経細胞を人為的に作り出すことにも成功している。今後、これらの研究成果をマウスやヒトなど高等脊椎動物でも検証することにより、iPS細胞やES細胞から人為的に任意の神経細胞の分化を誘導する技術の開発へとつなげたい。そして、損傷した神経回路の修復など医学方面への応用を視野に入れた研究へと発展することが期待される。

報告書

(4件)
  • 2021 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2020 実績報告書
  • 2019 実績報告書
  • 研究成果

    (24件)

すべて 2022 2021 2020 2019 その他

すべて 国際共同研究 (6件) 雑誌論文 (8件) (うち国際共著 4件、 査読あり 8件、 オープンアクセス 6件) 学会発表 (8件) (うち国際学会 1件、 招待講演 2件) 備考 (2件)

  • [国際共同研究] プリンストン大学(米国)

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [国際共同研究] 北京師範大学(中国)

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [国際共同研究] プリンストン大学(米国)

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [国際共同研究] 北京師範大学(中国)

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [国際共同研究] プリンストン大学(米国)

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [国際共同研究] 北京師範大学(中国)

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [雑誌論文] d-Serine controls epidermal vesicle release via NMDA receptor, allowing tissue migration during the metamorphosis of the chordate <i>Ciona</i>2022

    • 著者名/発表者名
      Krasovec Gabriel、Hozumi Akiko、Yoshida Tomoyuki、Obita Takayuki、Hamada Mayuko、Shiraishi Akira、Satake Honoo、Horie Takeo、Mori Hisashi、Sasakura Yasunori
    • 雑誌名

      Science Advances

      巻: 8 号: 10 ページ: 1-22

    • DOI

      10.1126/sciadv.abn3264

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Neuronal identities derived by misexpression of the POU IV sensory determinant in a protovertebrate2022

    • 著者名/発表者名
      Prakriti Paul Chacha, Ryoko Horie, Takehiro G. Kusakabe, Yasunori Sasakura, Mona Singh, Takeo Horie, and Michael Levine
    • 雑誌名

      Proceedings of the National Academy of Sciences

      巻: 119 号: 4

    • DOI

      10.1073/pnas.2118817119

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] A single motor neuron determines the rhythm of early motor behavior in Ciona2021

    • 著者名/発表者名
      Taichi Akahoshi, Madoka K. Utsumi, Kouhei Oonuma, Makoto Murakami, Takeo Horie, Takehiro G. Kusakabe, Kotaro Oka, Kohji Hotta
    • 雑誌名

      Science Advances

      巻: 7 号: 50 ページ: 1-12

    • DOI

      10.1126/sciadv.abl6053

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Evolution of Developmental Programs for the Midline Structures in Chordates: Insights From Gene Regulation in the Floor Plate and Hypochord Homologues of Ciona Embryos2021

    • 著者名/発表者名
      Kouhei Oonuma, Maho Yamamoto, Naho Moritsugu, Nanako Okawa, Megumi Mukai, Miku Sotani, Shuto Tsunemi, Haruka Sugimoto, Eri Nakagome, Yuichi Hasegawa, Kotaro Shimai, Takeo Horie, Takehiro G. Kusakabe
    • 雑誌名

      Frontiers in Cell and Developmental Biology

      巻: 9 ページ: 1-12

    • DOI

      10.3389/fcell.2021.704367

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Vasopressin Promoter Transgenic and Vasopressin Gene-Edited Ascidian, Ciona intestinalis Type A (Ciona robusta): Innervation, Gene Expression Profiles, and Phenotypes2021

    • 著者名/発表者名
      Kawada Tsuyoshi、Shiraishi Akira、Matsubara Shin、Hozumi Akiko、Horie Takeo、Sasakura Yasunori、Satake Honoo
    • 雑誌名

      Frontiers in Endocrinology

      巻: 12 ページ: 668564-668564

    • DOI

      10.3389/fendo.2021.668564

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] GABA-Induced GnRH Release Triggers Chordate Metamorphosis.2020

    • 著者名/発表者名
      Hozumi A, Matsunobu S, Mita K, Treen N, Sugihara T, Horie T, Sakuma T, Yamamoto T, Shiraishi A, Hamada M, Satoh N, Sakurai K, Satake H, Sasakura Y.
    • 雑誌名

      Current Biology

      巻: 30 号: 8 ページ: 1555-1561

    • DOI

      10.1016/j.cub.2020.02.003

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書 2019 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Cellular identity and Ca2+ signaling activity of the non-reproductive GnRH system in the Ciona intestinalis type A (Ciona robusta) larva2020

    • 著者名/発表者名
      Okawa Nanako、Shimai Kotaro、Ohnishi Kohei、Ohkura Masamichi、Nakai Junichi、Horie Takeo、Kuhara Atsushi、Kusakabe Takehiro G.
    • 雑誌名

      Scientific Reports

      巻: 10 号: 1 ページ: 18590-18590

    • DOI

      10.1038/s41598-020-75344-7

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Comparison of differentiation gene batteries for migratory mechanosensory neurons across bilaterians2020

    • 著者名/発表者名
      Zhao Di、Chen Siyu、Horie Takeo、Gao Yimeng、Bao Hongcun、Liu Xiao
    • 雑誌名

      Evolution & Development

      巻: 22 号: 6 ページ: 438-450

    • DOI

      10.1111/ede.12331

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [学会発表] シングルセルトランスクリプトーム解析から切り込む視床下部相同器官の分化機構2021

    • 著者名/発表者名
      堀江健生
    • 学会等名
      第41回日本比較内分泌学会大会及びシンポジウム
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] ホヤ幼生の重力を感知する神経回路の構造と機能2021

    • 著者名/発表者名
      一寸木明日香、堀江良子、笹倉靖徳、堀江健生
    • 学会等名
      第44回日本分子生物学会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] 単一細胞トランスクリプトーム解析によるホヤ幼生の尾部に存在する双極型感覚神経細胞の分化機構の解析2021

    • 著者名/発表者名
      堀江良子、日下部岳広、笹倉靖徳、堀江健生
    • 学会等名
      第44回日本分子生物学会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] カタユウレイボヤにおけるNK6遺伝子の転写調節領域の解析2021

    • 著者名/発表者名
      長谷川達也,堀江良子,笹倉靖徳,堀江健生
    • 学会等名
      日本動物学会第92回大会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] 単一細胞トランスクリプトーム解析によるホヤ幼生尾部の双極型感覚神経細胞の分化機構の解析2021

    • 著者名/発表者名
      堀江良子、日下部岳広、笹倉靖徳、堀江健生
    • 学会等名
      日本動物学会第92回大会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] Regulatory cocktail for dopaminergic neurons in ascidians identified by single cell transcriptomics2020

    • 著者名/発表者名
      Takeo Horie
    • 学会等名
      JSDB online trial meeting, Symposium
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 単一細胞トランスクリプトームによるホヤ胚における神経細胞分化を制御する遺伝子カクテルの同定2019

    • 著者名/発表者名
      堀江 健生
    • 学会等名
      日本動物学会 第90回 大阪大会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] Regulatory cocktail for individual neurons identified by whole embryos single cell transcriptomics in ascidian embryos2019

    • 著者名/発表者名
      Takeo Horie
    • 学会等名
      第42回日本分子生物学会年会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [備考] 堀江研究室ホームページ

    • URL

      https://cionaneuron.wixsite.com/labhomepage

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書 2020 実績報告書
  • [備考] 堀江研究室 ホームページ

    • URL

      http://accafe.jp/Horie_Takeo/index.php

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書

URL: 

公開日: 2019-04-18   更新日: 2023-01-30  

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