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脳構築におけるサブプレート層の機能解明

公募研究

研究領域脳構築における発生時計と場の連携
研究課題/領域番号 19H04795
研究種目

新学術領域研究(研究領域提案型)

配分区分補助金
審査区分 生物系
研究機関公益財団法人東京都医学総合研究所

研究代表者

丸山 千秋  公益財団法人東京都医学総合研究所, 脳・神経科学研究分野, プロジェクトリーダー (00281626)

研究期間 (年度) 2019-04-01 – 2021-03-31
研究課題ステータス 完了 (2020年度)
配分額 *注記
4,420千円 (直接経費: 3,400千円、間接経費: 1,020千円)
2020年度: 2,210千円 (直接経費: 1,700千円、間接経費: 510千円)
2019年度: 2,210千円 (直接経費: 1,700千円、間接経費: 510千円)
キーワードサブプレート / 大脳皮質 / シングルセル解析 / 脳発生 / 脳進化 / 神経発生 / 脳構築 / 神経細胞移動 / 大脳新皮質 / 脳形成 / シナプス
研究開始時の研究の概要

脳構築を効率的に進める場としてのSP層の機能解明を通して、大脳新皮質の形成と進化のメカニズムを探る。SPニューロンはこれまでの研究で視床からの軸索投射を制御することがわかっている。その神経活動が後から生まれるニューロンの移動を制御していることを考え合わせると、胎児期の限られた時間内に脳を完成させるために様々な役割をこなしている可能性がある。しかしながら一過的にしか存在しない細胞のため、解析は困難で、その機能については研究が進んでいなかった。本研究はSPニューロンについて、発生起源を明らかにし、脳構築におけるSPニューロンの機能解明を目指す。

研究実績の概要

大脳新皮質形成のメカニズムに関して、“サブプレートニューロン”と呼ばれる大脳発生期に最初に生まれ、自発神経活動をする細胞群が脳神経回路構築に重要な役割を果たしていることが明らかになりつつある。神経上皮細胞の幹細胞から次々に生まれ、正確な行き先まで移動後配置される過程で、サブプレートニューロン(SpN)が、後から生まれるニューロンに、シナプス伝達を介した信号を送ることで移動を促していることが明らかになった。SpNはこの他、視床-皮質連絡の確立や脳溝形成等重要な機能を果たしている。しかし早期の分子マーカーや、神経活動の特徴など未解明である。そこで、本研究はSpNの大脳新皮質形成、機能における役割の解明を目的とし、SpNのサブタイプを分子発現レベルで同定することを試みた。Lpar1-EGFPはSpN特異的にGFPを発現するトランスジェニックマウスである。SpNは複数のサブタイプがあり、Lpar1-EGFP陽性細胞はSpN全体の約40%を占める。そこでまずこのサブポピュレーションについて解析を行った。E17.5の大脳皮質を単離し、パパインで細胞を分離し、FACSソーティングでGFP陽性細胞を分画した。その後C1HT single-cell 解析システムを用いて800細胞のシングルセル解析を行った。
データはSueratを用いてnormalization、クラスタリング解析を行った。その結果、UMAPplotで8クラスターに分類された。各クラスターは、それぞれ特徴的な遺伝子マーカーにより、神経前駆細胞や、GABAニューロン、未熟ニューロン 、成熟ニューロンといったカテゴリーに分けられた。その後実際にどのクラスターがSP層に発現しているのかについて、Visium、空間的遺伝子発現解析の結果も用いて確認を行い、複数のSP層新規マーカー候補を同定した。

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

(2件)
  • 2020 実績報告書
  • 2019 実績報告書
  • 研究成果

    (28件)

すべて 2021 2020 2019 その他

すべて 国際共同研究 (1件) 雑誌論文 (3件) (うち国際共著 1件、 査読あり 3件、 オープンアクセス 3件) 学会発表 (20件) (うち国際学会 5件、 招待講演 15件) 備考 (4件)

  • [国際共同研究] University of Oxford(英国)

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [雑誌論文] De novo ATP1A3 variants cause polymicrogyria2021

    • 著者名/発表者名
      Miyatake Satoko、Kato Mitsuhiro、Kumamoto Takuma、Hirose Tomonori、他
    • 雑誌名

      Science Advances

      巻: 7 号: 13 ページ: 2368-2368

    • DOI

      10.1126/sciadv.abd2368

    • 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 / 国際共著
  • [雑誌論文] Changes in Wnt-dependent neuronal morphology underlie the anatomical diversification of neocortical homologs in amniotes2020

    • 著者名/発表者名
      Tadashi Nomura, Chiaki Ohtaka-Maruyama, Hiroshi Kiyonari, Hitoshi Gotoh, Katsuhiko Ono
    • 雑誌名

      Cell Reports

      巻: 31 号: 5 ページ: 107592-107592

    • DOI

      10.1016/j.celrep.2020.107592

    • 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] Subplate Neurons as an Organizer of Mammalian Neocortical Development2020

    • 著者名/発表者名
      Ohtaka-Maruyama Chiaki
    • 雑誌名

      Frontiers in Neuroanatomy

      巻: 14 ページ: 8-8

    • DOI

      10.3389/fnana.2020.00008

    • 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
  • [学会発表] 大脳新皮質形成の仕組み-神経発生学研究から-2021

    • 著者名/発表者名
      丸山千秋
    • 学会等名
      日本学術会議第一部心理学・教育学委員会主催 公開シンポジウム
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 神経細胞移動様式の変化による大脳皮質の進化のメカニズム2020

    • 著者名/発表者名
      和田京介
    • 学会等名
      第43回日本分子生物学会年会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] サブプレートニューロンの神経活動による大脳新皮質構築のメカニズム2020

    • 著者名/発表者名
      丸山千秋
    • 学会等名
      第63回日本神経化学会大会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 発生期マウス大脳新皮質におけるECMプロテアーゼによる神経細胞移動制御2020

    • 著者名/発表者名
      丸山千秋
    • 学会等名
      第5回領域班会議 『脳構築における発生時計と場の連携』section4座長
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] サブプレートニューロンの神経活動による大脳新皮質構築のメカニズム2020

    • 著者名/発表者名
      丸山千秋
    • 学会等名
      第62回日本小児神経学会学術集会 『シンポジウム12』
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] サブプレートニューロンの神経活動による大脳新皮質構築のメカニズム2020

    • 著者名/発表者名
      丸山 千秋
    • 学会等名
      2019年度 自然科学研究機構分野融合型共同研究事業 ワークショップ「運動・行動から紐解く脳神経回路発達メカニズムの異分野融合による解明」
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 脳構築の“場”としてのサブプレート層の大脳新皮質発生における機能2019

    • 著者名/発表者名
      丸山 千秋
    • 学会等名
      次世代脳プロジェクト冬のシンポジウム
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 細胞外基質プロテアーゼによる発生期大脳新皮質のサグプレート層における神経細胞移動制御2019

    • 著者名/発表者名
      金子 乃愛
    • 学会等名
      次世代脳プロジェクト冬のシンポジウム
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Multifunction of subplate neurons in the developing cerebral cortex2019

    • 著者名/発表者名
      丸山 千秋
    • 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
    • 招待講演
  • [学会発表] 発生期大脳新皮質のサブプレート層におけるECMリモデリングは放射状神経細胞移動を制御する2019

    • 著者名/発表者名
      金子 乃愛
    • 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
  • [学会発表] Subplate neurons function as an organizer in neocortical development2019

    • 著者名/発表者名
      丸山 千秋
    • 学会等名
      49th Annual Meeting of the Society for Neuroscience(北米神経科学会)
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Extracellular matrix reorganization in the subplate layer is important for the regulation or neuronal migration in the developing2019

    • 著者名/発表者名
      金子 乃愛
    • 学会等名
      49th Annual Meeting of the Society for Neuroscience(北米神経科学会)
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Subplate neurons function as key players in neocortical development and evolution2019

    • 著者名/発表者名
      丸山 千秋
    • 学会等名
      21thTMIMS International Symposium『Overcoming neuropsychopharmacology crisis』
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Subplate neurons function as key players in neocortical development and evolution2019

    • 著者名/発表者名
      丸山 千秋
    • 学会等名
      20thTMIMS International Symposium 『Principles of Neocortical Development and Evolution』
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] ADAMTS2 regulates radial migration in the developing cortex by reorganizing ECM in the subplate layer.2019

    • 著者名/発表者名
      金子 乃愛
    • 学会等名
      20thTMIMS International Symposium 『Principles of Neocortical Development and Evolution』
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 「哺乳類大脳新皮質の発生・進化におけるサブプレートニューロンの役割」「A novel function of subplate neurons in radial migration and its implication in the evolution of mammalian neocortical layer structure」2019

    • 著者名/発表者名
      丸山 千秋
    • 学会等名
      The 42nd Annual Meeting of the Japan Neuroscience Society (第42回日本神経科学大会) シンポジウム『Molecular mechanisms for making specific neuronal circuits 種特異的神経回路の構築と作動原理の解明』
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Radial neuronal migration in the neocortex is regulated by ADAMTS2 that reorganizes ECM in the subplate layer2019

    • 著者名/発表者名
      金子 乃愛
    • 学会等名
      The 42nd Annual Meeting of the japan Neuroscience Society (第42回日本神経科学大会)
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 脳構築におけるサブプレート層の機能解明2019

    • 著者名/発表者名
      丸山 千秋
    • 学会等名
      第4回領域班会議『脳構築における発生時計と場の連携』
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 発生期マウス大脳新皮質におけるEMCプロテアーゼによる神経細胞移動制御2019

    • 著者名/発表者名
      金子 乃愛
    • 学会等名
      第4回領域班会議『脳構築における発生時計と場の連携』
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 脳はどのようにしてできるのか?~ニューロンから脳へ~2019

    • 著者名/発表者名
      丸山 千秋
    • 学会等名
      2019年度都医学研都民講座第3回『赤ちゃんの脳をすくすく育てる』
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 招待講演
  • [備考] 脳・神経回路の構築原理とその形成異常のメカニズム

    • URL

      https://www.igakuken.or.jp/project/detail/regeneration.html

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [備考] 知性の起源につながる細胞のかたちの変化

    • URL

      https://www.igakuken.or.jp/topics/2020/0507.html

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [備考] 都民講座「赤ちゃんの脳をすくすく育てる」開催報告

    • URL

      http://www.igakuken.or.jp/public/column.html#190714

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [備考] 第20回都医学研国際シンポジウム 開催報告

    • URL

      http://www.igakuken.or.jp/public/column.html#190730

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書

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公開日: 2019-04-18   更新日: 2021-12-27  

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