実験進化発生学的解析による共感性回路の起源の探索

• 研究領域: 共感性の進化・神経基盤
• 研究課題/領域番号: 26118510
• 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: 複合領域
• 研究機関: 京都府立医科大学
• 研究代表者: 野村 真 京都府立医科大学, 医学(系)研究科(研究院), 准教授 (10323007)
• 研究期間 (年度): 2014-04-01 – 2016-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2015年度)
• 配分額: 10,920千円 (直接経費: 8,400千円、間接経費: 2,520千円); 2015年度: 5,590千円 (直接経費: 4,300千円、間接経費: 1,290千円); 2014年度: 5,330千円 (直接経費: 4,100千円、間接経費: 1,230千円)
• キーワード: 神経回路 / 発生プログラム / 転写因子 / 羊膜類 / 進化 / 情動伝染 / 大脳皮質 / 転写制御

研究実績の概要

共感性行動の基盤となる神経回路の起源を探るため、本年度はマウスにおいて情動伝染に重要であることが報告されている大脳皮質（帯状皮質）から背側視床、扁桃体への投射に関わる神経細胞について、爬虫類、鳥類胚を用いて解析を行った。脂溶性の軸索トレーサーと免疫組織科学的手法を組み合わせた解析の結果、爬虫類、鳥類の皮質相同領域から視床あるいは扁桃体に投射する神経細胞は爬虫類、鳥類にも存在するが、こうした神経細胞に発現する転写因子の発現様式は種間で大きく異なっていることが明らかとなった。特にBcl11b とSatb2 の２つの転写因子に着目すると、哺乳類ではこれらの転写因子が大脳皮質層ごとに排他的発現を示すのに対し、爬虫類や鳥類では１つの神経細胞が同時に２つの転写因子を発現していることが明らかとなった。この結果は、特定の神経回路を構築するための発生プログラムが種間で保存されていないことを示唆している。さらに、Bcl11b のゲノム配列の種間比較を行った結果、哺乳類のBcl11b ゲノム領域には 5'側と3' 側に転写抑制配列である Matrix Atachment Region (MAR) が存在するのに対し、鳥類では 3' 側に1つしか存在しないこと、個々の MARの転写活性をルシフェラーゼアッセイによって検討すると、鳥類や爬虫類の MARは転写抑制活性が哺乳類 MAR と比較して低いことが明らかとなった。これらの結果を総合して考えると、羊膜類（哺乳類、爬虫類、鳥類）の共通祖先の段階で、情動伝染に関わる神経回路はすでに確立されていたこと、しかしながらその回路を構築するための発生プログラムは種によって多様であること、哺乳類は大脳皮質層構造を獲得した段階で厳密な転写抑制機構を獲得し、これが哺乳類の情動伝染の神経回路の構築に必須に役割を持つようになったことが推測された。

現在までの達成度 (段落)

27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

27年度が最終年度であるため、記入しない。

研究成果

• [国際共同研究] Center for Regenerative Therapy, Dresden(Germany)
• [雑誌論文] The evolution of basal progenitors in the developing non-mammalian brain. (2016)
  • 著者名/発表者名: NOmura, T., Ohtaka-Maruyama, C., Yamashita, W., Wakamatsu, Y., Murakami, Y., Calegari, F., Suzuki, K., Gotoh, H., Ono, K.
  • 雑誌名: Development 巻: 143 号: 1 ページ: 66-74
  • DOI: 10.1242/dev.127100
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] The neocortex and dorsal ventricular ridge: functional convergence and underlying developmental mechanisms (2016)
  • 著者名/発表者名: Wataru Yamashita, Tadashi Nomura
  • 雑誌名: Brain Evolution by Design 巻: 1
  • 査読あり
• [雑誌論文] Genetic manipulation of reptilian embryos: toward an understanding of cortical development and evolution (2015)
  • 著者名/発表者名: Nomura T, Yamashita W, Gotoh H, Ono K
  • 雑誌名: Frontiers in Neuroscience 巻: 9 ページ: 1-11
  • DOI: 10.3389/fnins.2015.00045
  • NAID: 120005947014
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Neocortical development and evolution (2014)
  • 著者名/発表者名: Nomura T, Hanashima C
  • 雑誌名: Neuroscience Research 巻: 86 ページ: 1-2
  • DOI: 10.1016/j.neures.2014.10.010
• [雑誌論文] Reconstruction of ancestral brains: Exploring the evolutionary process of encephalization in amniotes. (2014)
  • 著者名/発表者名: Tadashi Nomura, Yasaunori Murakami, Hiroshi Goto, Katsuhiko Ono.
  • 雑誌名: Neurosci Res. 巻: in press ページ: 25-36
  • DOI: 10.1016/j.neures.2014.03.004
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Comparative gene expression analyses reveal heterochrony for Sox9 expression in the cranial neural crest during marsupial development. (2014)
  • 著者名/発表者名: Wakamatsu Y, Nomura T, Osumi N, Suzuki K.
  • 雑誌名: Evolution and Development 巻: 16 号: 4 ページ: 197-206
  • DOI: 10.1111/ede.12083
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] 哺乳類大脳皮質の拡大をもたらした分子機構の解明：進化発生学、幹細胞生物学生物学を基盤とした研究戦略の試み (2014)
  • 著者名/発表者名: 野村真
  • 雑誌名: 京都府立医科大学雑誌 巻: 123 ページ: 607-616
  • オープンアクセス
• [雑誌論文] Olig2による間脳の領域形成 (2014)
  • 著者名/発表者名: 小野勝彦、後藤仁志、野村真
  • 雑誌名: STUDIA HUMANA et NATURALIA 巻: 48 ページ: 63-70
  • NAID: 120006328744
• [学会発表] Changes in progenitor dynamics during amniote brain evolution (2015)
  • 著者名/発表者名: Tadashi Nomura
  • 学会等名: The 7th Research Conference of Developmental Neurobiologists in Korea
  • 発表場所: Korea
  • 年月日: 2015-12-18
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] 羊膜類脳進化における神経幹・前駆細胞の動態の変化 (2015)
  • 著者名/発表者名: 野村真
  • 学会等名: 日本分子生物学会年会 (BMB2015)
  • 発表場所: 神戸
  • 年月日: 2015-12-02
  • 招待講演
• [学会発表] Evolution of cortical structures in mammalian and non-mammalian lineages (2015)
  • 著者名/発表者名: Tadashi Nomura
  • 学会等名: 第38回日本神経科学会
  • 発表場所: 神戸
  • 年月日: 2015-07-28
  • 招待講演
• [学会発表] Evolution of progenitor dynamics and transcriptional regulation in amniote brains (2015)
  • 著者名/発表者名: Tadashi Nomura
  • 学会等名: 第48回日本発生生物学会大会
  • 発表場所: 筑波
  • 年月日: 2015-06-05
  • 招待講演
• [学会発表] Convergent evolution of pallial basal progenitors in amniotes (2015)
  • 著者名/発表者名: Tadashi Nomura, Chiaki Ohtaka-Maruyama, Wataru Yamashita, Yoshio Wakamatsu, Yasunori Murakami, Federico Calegari, Kunihiro Suzuki, HItoshi Gotoh, Katsuhiko Ono
  • 学会等名: Cortical Evolution Conference 2015
  • 発表場所: Spain
  • 年月日: 2015-05-18
  • 国際学会
• [学会発表] Evolution of transcriptional regulations underlying species-specific neuronal diversities in amniotes (2015)
  • 著者名/発表者名: Tadashi Nomura, Hitoshi Gotoh, Katsuhiko Ono
  • 学会等名: CDB symposium "Time in Development"
  • 発表場所: 神戸
  • 年月日: 2015-03-23 – 2015-03-25
• [学会発表] 哺乳類型大脳皮質の進化をもたらした発生機構の解明 (2014)
  • 著者名/発表者名: 野村真
  • 学会等名: 第1回発生発達基礎医学研究会
  • 発表場所: 仙台
  • 年月日: 2014-11-28
  • 招待講演
• [学会発表] Convergent evolution of basal progenitors in amniotes (2014)
  • 著者名/発表者名: Tadashi Nomura, Wataru Yamashita, Federico Calegari, Yasunori Murakami, Hitoshi Gotoh, Katsuhiko Ono
  • 学会等名: Neuroscience 2014 （Society for Neuroscience)
  • 発表場所: Washington DC, USA
  • 年月日: 2014-11-18
• [学会発表] Evolution of basal progenitors in mammalian and non-mammalian pallium (2014)
  • 著者名/発表者名: Tadashi Nomura, Wataru Yamashita, Federico Calegari, Yasunori Murakami
  • 学会等名: Neuroscience 2014 (第37回日本神経科学会大会）
  • 発表場所: 横浜
  • 年月日: 2014-09-11 – 2014-09-13
• [学会発表] Regulation of neural stem cells and brain evolution in amniotes (2014)
  • 著者名/発表者名: Tadashi Nomura
  • 学会等名: Neural Stem Cell in Evolution
  • 発表場所: Dresden, Germany
  • 年月日: 2014-07-08
  • 招待講演
• [学会発表] Evolution of cortical basal progenitors in amniotes (2014)
  • 著者名/発表者名: Tadashi Nomura, Federico Calegari, Yasunori Murakami, Hitoshi Gotoh, Katsuhiko Ono
  • 学会等名: 47th Annual Meeting of JSDB cosponsored by APDBN
  • 発表場所: 名古屋
  • 年月日: 2014-05-28
• [備考] CORTICAL EVOLUTION GROUP
  • URL: http://tadnom.jimdo.com/recent-activities/
• [備考] 京都府立医科大学生物学教室 FACEBOOK
  • URL: https://www.facebook.com/kpum.biology