神経発生段階特異的な転写因子アイソフォームの網羅的探索と機能解析

• 研究課題/領域番号: 22K15211
• 研究種目: 若手研究
• 配分区分: 基金
• 審査区分: 小区分46010:神経科学一般関連
• 研究機関: 大阪大学
• 研究代表者: 大輪 智雄 大阪大学, 大学院医学系研究科, 助教 (80738914)
• 研究期間 (年度): 2022-04-01 – 2024-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2023年度)
• 配分額: 4,550千円 (直接経費: 3,500千円、間接経費: 1,050千円); 2023年度: 2,210千円 (直接経費: 1,700千円、間接経費: 510千円); 2022年度: 2,340千円 (直接経費: 1,800千円、間接経費: 540千円)
• キーワード: 神経科学 / ロングリードRNAシーケンシング / 小脳 / 選択的スプライシング / トランスクリプトーム解析 / 小脳顆粒細胞前駆細胞 / 神経発生 / 小脳顆粒細胞 / トランスクリプトーム / スプライシング

研究開始時の研究の概要

GCP 初代培養系を用いて、神経発生段階特異的な転写因子の全スプライシングアイソフォームの発現をlong read RNAシーケンシングを用いて、網羅的に同定する。そして、同定した分子が、それぞれ生体内において前駆細胞特異的に発現しているか、または分化た神経細胞か特異的に発現しているか解析する。それぞれの発生段階特異的に発現している転写因子の機能を調べるために、生体電気穿孔法を用いて、顆粒細胞前駆細胞に過剰発現またはノックダウン実験を行う。その後、神経発生における影響を調べることで、遺伝子プロファイルや、発生における機能解析レベルまで明らかにしていく。

研究成果の概要

本研究では、高純度な小脳顆粒細胞前駆細胞および小脳顆粒細胞の細胞群を用いて、ロングリードcDNAシーケンシングを行った。これにより、神経前駆細胞と神経細胞間における遺伝子のアイソフォームレベルでの発現プロファイルが明らかとなった。ほとんどの遺伝子は、神経前駆細胞と神経細胞間で、アイソフォーム別に発現レベルが変化はしているが、アイソフォームごとの発現比率には変化を受けないことが分かった。各アイソフォーム特異的なノックダウンを行ったところ、表現型が異なるものも観察された。本研究は、神経発生に対して新たな洞察を提供することが期待される。

研究成果の学術的意義や社会的意義

近年、オミクス解析技術の進歩により、神経科学を含む多くの生命科学研究に様々な知見が得られるようになった。しかしながら、遺伝子のほとんどは、複数のアイソフォームを持つにもかかわらず、未だにアイソフォームレべルでの遺伝子発現プロファイルなどに着目した研究は少ない。これは、アイソフォームレベルまで識別できるトランスクリプトーム解析の検出感度の問題が挙げられる。本研究は、高純度に精製できる神経前駆細胞である顆粒細胞に着目し、効率的な神経前駆細胞と神経細胞間におけるアイソフォームレベルの発現プロファイルを得ることに成功している。これにより、神経発生における遺伝子制御に深い洞察を与えることが期待される。