大脳皮質I層GABAニューロンによる階層的発達制御機構を探る

• 研究課題/領域番号: 20K07227
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 基金
• 応募区分: 一般
• 審査区分: 小区分48010:解剖学関連
• 研究機関: 熊本大学
• 研究代表者: 江角 重行 熊本大学, 大学院生命科学研究部(医), 講師 (90404334)
• 研究期間 (年度): 2020-04-01 – 2024-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2023年度)
• 配分額: 4,420千円 (直接経費: 3,400千円、間接経費: 1,020千円); 2022年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円); 2021年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円); 2020年度: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円)
• キーワード: GABAニューロン前駆細胞 / GABAニューロン / 新生児脳障害 / 大脳皮質 / 神経発生 / 分化転換 / GAD67 / 抑制性神経 / 脳障害モデル / 細胞系譜 / LayerI / GABAergic Neuron / 抑制性ニューロン / VGAT / Development / Layer I / synapse / cerebral cortex

研究開始時の研究の概要

哺乳類の高次脳機能を担う大脳皮質は興奮性のグルタミン酸ニューロンと抑制性のGABAニューロンの二種類の神経細胞によって支えられており、６層構造を持つ。その中のI層では特徴的なGABAニューロンのみが存在し、グルタミン酸ニューロンの樹状突起末端部に対して、多数の抑制性シナプスを形成している。この研究は、生後発達期や臨界期において、入力情報のコントラスト比の調整やノイズ除去など機能を持つと考えられる抑制性の大脳皮質I層GABAニューロンに着目して、グルタミン酸ニューロンとの相互発達過程や階層的発達制御機構を解析し、その分子メカニズムを明らかにすることを目的とする。

研究実績の概要

大脳皮質は高次脳機能を担うきわめて重要な部位である６層構造を持つ。哺その中で分子層と呼ばれるI層ではグルタミン酸ニューロンの細胞体は存在せず、水平方向に密に張り巡らされた尖端樹状突起網のみ存在する。一方で、I層には特徴的なGABAニューロンが存在し、グルタミン酸ニューロンの樹状突起末端部に対して、多数の抑制性シナプスを形成している。私は、大脳皮質I層GABAニューロンに着目して階層的発達過程を解析し、その分子基盤を明らかにすることを目的として研究を進めた。
私は、これまでに大脳皮質GABAニューロンの発生・発達機構に着目して研究を進め、新生仔期のマウス大脳皮質において分裂能を持ったGABAニューロン前駆細胞が新生仔期に存在することや、胎生後期に存在すること明らかにしてきた。さらに、生後初期に分裂能を持ったGABAニューロン前駆細胞の数や比率は、胎生後期に比べると約25%も多く存在することを明らかにした(Esumi et al,Fronti Neurosci,2021)。また、発達期においても、分裂能を持ったGAD67陽性大脳皮質GABAニューロン前駆細胞が存在し、大脳皮質I層にも多く存在することが明らかになった。
そこで、我々は新生仔期脳障害時の大脳皮質GABAニューロン前駆細胞の分裂・分化能の変化を探ることにした。新生仔期に外傷性脳障害を与え、GABAニューロン前駆細胞の動態の解析を行った。その結果、健側の大脳皮質では、ほぼ全てのGAD67系譜細胞は分裂していなかったが、脳障害領域では多くのGAD67系譜細胞が分裂してることがわかった。この結果は、脳障害が引き金となって、通常ではGABAニューロンに分化する大脳皮質I層GABAニューロン前駆細胞が増殖した後、グリア細胞に分化転換しグリア瘢痕の一部となることを示唆している。

研究成果

• [国際共同研究] ヘルシンキ大学/Helsinki Institute of Life Science(フィンランド)
• [国際共同研究] ヘルシンキ大学(フィンランド)
• [雑誌論文] The Anterolateral Barrel Subfield Differs from the Posteromedial Barrel Subfield in the Morphology and Cell Density of Parvalbumin-Positive GABAergic Interneurons (2024)
  • 著者名/発表者名: Shigematsu Naoki、Miyamoto Yuta、Esumi Shigeyuki、Fukuda Takaichi
  • 雑誌名: eNeuro 巻: 11 号: 3 ページ: 1-17
  • DOI: 10.1523/eneuro.0518-22.2024
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Connectivity and molecular profiles of <i>Foxp2</i>‐ and <i>Dbx1</i>‐lineage neurons in the accessory olfactory bulb and medial amygdala (2023)
  • 著者名/発表者名: Prakash N, Matos HY, Sebaoui S, Tsai L, Tran T, Aromolaran A, Atrachji I, Campbell N, Goodrich M, Hernandez-Pineda D, Herrero MJ, Hirata T, Lischinsky J, Martinez W, Torii S, Yamashita S, Hosseini H, Sokolowski K, Esumi S, Kawasawa YI, Hashimoto-Torii K, Jones KS, Corbin JG.
  • 雑誌名: Journal of Comparative Neurology 巻: 532 号: 2 ページ: 1-26
  • DOI: 10.1002/cne.25545
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Potential involvement of IL-32 in cell-to-cell communication between macrophages and hepatoblastoma (2023)
  • 著者名/発表者名: Adawy Ahmad、Li Lianbo、Hirao Hiroki、Irie Tomoaki、Yoshii Daiki、Yano Hiromu、Fujiwara Yukio、Esumi Shigeyuki、Honda Masaki、Suzu Shinya、Komohara Yoshihiro、Hibi Taizo
  • 雑誌名: Pediatric Surgery International 巻: 39 号: 1 ページ: 275-275
  • DOI: 10.1007/s00383-023-05557-0
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] The Tail of the Mouse Striatum Contains a Novel Large Type of GABAergic Neuron Incorporated in a Unique Disinhibitory Pathway That Relays Auditory Signals to Subcortical Nuclei (2022)
  • 著者名/発表者名: Ogata Shigeru、Miyamoto Yuta、Shigematsu Naoki、Esumi Shigeyuki、Fukuda Takaichi
  • 雑誌名: The Journal of Neuroscience 巻: 42 号: 43 ページ: 8078-8094
  • DOI: 10.1523/jneurosci.2236-21.2022
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] M-CSFR expression in the embryonal component of hepatoblastoma and cell-to-cell interaction between macrophages and hepatoblastoma (2022)
  • 著者名/発表者名: Li Lianbo、Irie Tomoaki、Yoshii Daiki、Komohara Yoshihiro、Fujiwara Yukio、Esumi Shigeyuki、Kadohisa Masashi、Honda Masaki、Suzu Shinya、Matsuura Toshiharu、Kohashi Kenichi、Oda Yoshinao、Hibi Taizo
  • 雑誌名: Medical Molecular Morphology 巻: 55 号: 3 ページ: 236-247
  • DOI: 10.1007/s00795-022-00323-y
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Immunohistochemical Analysis of Neurotransmitters in Neurosecretory Protein GL-Producing Neurons of the Mouse Hypothalamus (2022)
  • 著者名/発表者名: Naito Mana、Iwakoshi-Ukena Eiko、Moriwaki Shogo、Narimatsu Yuki、Kato Masaki、Furumitsu Megumi、Miyamoto Yuta、Esumi Shigeyuki、Ukena Kazuyoshi
  • 雑誌名: Biomedicines 巻: 10 号: 2 ページ: 454-454
  • DOI: 10.3390/biomedicines10020454
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Macrophage/microglia-derived IL-1β induces glioblastoma growth via the STAT3/NF-κB pathway. (2022)
  • 著者名/発表者名: Kai K, Komohara Y, Esumi S, Fujiwara Y, Yamamoto T, Uekawa K, Ohta K, Takezaki T, Kuroda J, Shinojima N, Hamasaki T, Mukasa A.
  • 雑誌名: Human Cell 巻: Jan;35(1) 号: 1 ページ: 226-237
  • DOI: 10.1007/s13577-021-00619-8
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Two-Phase Lineage Specification of Telencephalon Progenitors Generated From Mouse Embryonic Stem Cells (2021)
  • 著者名/発表者名: Nasu Makoto、Esumi Shigeyuki、Hatakeyama Jun、Tamamaki Nobuaki、Shimamura Kenji
  • 雑誌名: Frontiers in Cell and Developmental Biology 巻: 9 ページ: 632381-632381
  • DOI: 10.3389/fcell.2021.632381
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] α1-Acid Glycoprotein Enhances the Immunosuppressive and Protumor Functions of Tumor-Associated Macrophages (2021)
  • 著者名/発表者名: Matsusaka Kotaro、Fujiwara Yukio、Pan Cheng、Esumi Shigeyuki、Saito Yoichi、Bi Jing、Nakamura Yuka、Mukunoki Ayumi、Takeo Toru、Nakagata Naomi、Yoshii Daiki、Fukuda Ryo、Nagasaki Taisei、Tanaka Ryusei、Komori Hisakazu、Maeda Hitoshi、Watanabe Hiroshi、Tamada Koji、Komohara Yoshihiro、Maruyama Toru
  • 雑誌名: Cancer Research 巻: 81 号: 17 ページ: 4545-4559
  • DOI: 10.1158/0008-5472.can-20-3471
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Characterization an stage-dependent lineage analysis of intermediate progenitors of cortical GABAergic interneurons (2021)
  • 著者名/発表者名: Esumi S, Nasu M, Kawauchi T, Miike K, Morooka K, Yanagawa Y, Seki T, Sakimura K, Fukuda T, Tamamaki N
  • 雑誌名: Frontiers ni Neurosciences 巻: 15 ページ: 1-15
  • DOI: 10.3389/fnins.2021.607908
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Sequential pattern of sublayer formation in the paleocortex and neocortex. (2020)
  • 著者名/発表者名: Nasu M, Shimamura K, Esumi S, Tamamaki N
  • 雑誌名: Med Mol Morphol (in press) 巻: Jan 1 号: 3 ページ: 1-9
  • DOI: 10.1007/s00795-020-00245-7
  • 査読あり / オープンアクセス
• [学会発表] 大脳皮質GABAニューロンの発生・発達研究の これまでとこれから (2024)
  • 著者名/発表者名: 江角 重行
  • 学会等名: 第129回日本解剖学会総会・全国学術集会
• [学会発表] 外傷性脳損傷領域における GABAニューロン前駆細胞の分化転換 (2023)
  • 著者名/発表者名: 江角 重行,玉巻伸章,崎村 健司,福田 孝一
  • 学会等名: 第46回日本神経科学大会
  • 国際学会
• [学会発表] 外傷性脳損傷領域におけるGABAニューロン前駆細胞の分化転換機構の解明 (2022)
  • 著者名/発表者名: 江角重行、崎村健司、玉巻伸章、福田孝一
  • 学会等名: 第128回日本解剖学会総会・全国学術集会
• [学会発表] Characterization of cortical GABAergic neuron intermediate progenitors (2022)
  • 著者名/発表者名: 江角 重行、崎村 健司、玉巻 伸章、福田 孝一
  • 学会等名: 日本解剖学会第78回九州支部学術集会
• [学会発表] 大脳皮質発達期の凍結脳障害により GAD67陽性細胞の一部は運命転換する (2022)
  • 著者名/発表者名: 江角 重行,玉巻伸章,崎村 健司,福田 孝一
  • 学会等名: 第127回 日本解剖学会総会・学術集会
• [学会発表] Lineage Trace Analysis of GABAergic Neuron Intermediate Progenitors (2022)
  • 著者名/発表者名: 江角重行
  • 学会等名: 第6回包括的神経グリア研究会
• [学会発表] Lineage Trace Analysis of GABAergic Neuron Intermediate Progenitors (2022)
  • 著者名/発表者名: 江角重行
  • 学会等名: 第6回 脳と心の研究会
• [学会発表] 大脳皮質発生におけるGABAの役割をシングルセルRNA-seq解析で探る (2021)
  • 著者名/発表者名: 江角 重行、諸岡 研人、柳川 右千夫、崎村 健司、石 龍徳、福田 孝一
  • 学会等名: 第126回日本解剖学会総会・全国学術集会