| 研究課題/領域番号 |
21K06190
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分44020:発生生物学関連
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| 研究機関 | 熊本大学 |
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研究代表者 |
嶋村 健児 熊本大学, 発生医学研究所, 教授 (70301140)
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| 研究期間 (年度) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
2023年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
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: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
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| キーワード | 脳発生 / 神経幹細胞 / 力学刺激 / 細胞増殖・分化 / 脳脊髄液 / 脳室内圧 / 細胞間張力 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
脳発生において、神経幹細胞は自己増殖したのち、ニューロンやグリアを産生する。このプロセスについて、エピゲノム制御など神経幹細胞の内的要因に関する研究が進んでいるが、外的要因に関する研究は少なく、メカニズムの全容解明には至っていない。本研究では、神経幹細胞にかかる力学的作用として、脳脊髄液の液圧とそれに起因する細胞間の張力に注目し、神経幹細胞の増殖・分化に対する影響、脳発生に伴う脳室内圧、および張力の変化を明らかにする。力学変化によって神経幹細胞が増殖から分化モードへ移行し、脳室内圧の経時的変化が神経分化のタイマーとして寄与するという仮説を検証し、当該分野に全く新しい概念を創出する。
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| 研究実績の概要 |
本研究は、脳のサイズ決定の重要な要因となる神幹細胞の増殖期から分化期のへの移行メカニズムの解明を目指し、発生期の脳室内圧に起因する力学的要因が、神経幹細胞における増殖の時間的制御に果たす役割とその機序を明らかにすることを目的としている。昨年度の計画であった本研究の核心となる作業仮設の基盤となる脳室内圧の実測について、前年度までに明らかとなった様々な問題点を踏まえ、ピエゾチップ圧電センサーを用いた方法に切り替えた。本学自然科学研究科の中島雄太准教授との共同研究によって、ガラスキャピラリーを直接センサーに装着したデバイスを開発し、計測方法、条件検討を重ねて、マウスの11.5～15.5日胚の脳室内圧を子宮内、子宮外ともに計測し、子宮内圧の測定も行った。その結果、依然として測定値のバラつきはあるものの、当初の予想通り、神経幹細胞の増殖期から分化期への移行に伴って脳室内圧、子宮内圧ともに概ね減少することが明らかとなった。また、これによって脳室内圧の計測法が確立したと考え、種間での比較を行う予定である。しかし、神経幹細胞間張力については、研究期間中には計測の目途がたたず、今後の課題として残された。
これに並行し、脳室内圧の人為的操作による神経幹細胞の増殖・分化への影響について、操作の容易なニワトリ胚を用いて検討した。その結果、脳室内圧の減少、増加に応じて、増殖、分化がそれぞれ変化することを明らかにした。同様の操作をマウス胚についても試みたが、胚の生存が著しく悪く、結果を得られなかった。さらに、これらの現象の背後にある分子機構を明らかにするために、トランスクリプトーム解析を行った。その結果、発現変動する複数の遺伝子群を同定し、細胞増殖制御、神経細胞分化に関与する因子が含まれていた。これらの遺伝子発現を指標に、力学刺激から細胞増殖・分化に至る分子カスケードについて解析を行っている。
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