場との連携による脳細胞の動態制御機構

2020 年度 実績報告書

• 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: 16H06482
• 研究機関: 慶應義塾大学
• 研究代表者: 仲嶋 一範 慶應義塾大学, 医学部(信濃町), 教授 (90280734)
• 研究期間 (年度): 2016-06-30 – 2021-03-31
• キーワード: 神経科学 / 発生・分化 / 脳・神経 / 大脳皮質 / ニューロン

研究実績の概要

発生期の大脳新皮質ニューロンは双極性の形態をとって脳表面へと移動するのに対し、海馬CA1領域の錐体細胞は多数の分岐を持つ先導突起をダイナミックに伸縮しながら脳表面へと移動していく。子宮内のマウス胎仔の大脳新皮質へ、別の胎児から調整した大脳新皮質細胞及び海馬CA１領域錐体細胞を移植する実験を行った結果、大脳新皮質と海馬は移動細胞自身がそれぞれの放射状グリアに対して特異的な親和性を有して足場として使っている可能性が示唆された。そこで次に、それぞれの部位の放射状グリアを、その形態を維持したまま濃縮して培養する系を確立するため、ピューロマイシン耐性遺伝子をネスチン遺伝子にノックインし、神経幹細胞で発現させるマウスを作成した。そのマウスから脳スライスを作成し、ピューロマイシンを添加することにより、放射状グリア細胞を残してそれ以外の細胞の多くを死滅させて除去する培養系を樹立することに成功した。ピューロマイシンを培地から除いた後、残った放射状グリア細胞に大脳新皮質細胞及び海馬CA１領域錐体細胞を上乗せして培養する実験を行ったところ、やはり移動神経細胞自身に大脳新皮質と海馬とでは違いがあることが強く示唆された。そこで、それぞれの移動神経細胞を子宮内胎仔脳電気穿孔法を用いて蛍光標識し、FACSでソートして回収して、マイクロアレイによって両者の発現に差が大きい遺伝子を検索した。得られた候補分子のうち、大脳新皮質で発現が強く海馬では発現が低い分子を選択して海馬CA１領域の移動細胞に強制発現したところ、大脳新皮質移動細胞と似た形態に変化する可能性を示唆する所見を得た。

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。

研究成果

• [国際共同研究] フランシス・クリック研究所(英国)
  • 国名: 英国
  • 外国機関名: フランシス・クリック研究所
• [雑誌論文] Rhythmic activation of excitatory neurons in the mouse frontal cortex improves the prefrontal cortex-mediated cognitive function. (2022)
  • 著者名/発表者名: Debabrata Hazra, Satoshi Yoshinaga, Keitaro Yoshida, Norio Takata, Kenji F. Tanaka, Ken-ichiro Kubo, and Kazunori Nakajima
  • 雑誌名: Cerebral Cortex 巻: - ページ: -
  • DOI: 10.1093/cercor/bhac011
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] TPT1 supports proliferation of neural stem/progenitor cells and brain tumor initiating cells regulated by Macrophage migration Inhibitory Factor (MIF). (2022)
  • 著者名/発表者名: Yukina Morimoto, Ayako Tokumitsu, Takefumi Sone, Yuki Hirota, Ryota Tamura, Ayuna Sakamoto, Kazunori Nakajima, Masahiro Toda, Yutaka Kawakami, Hideyuki Okano, and Shigeki Ohta
  • 雑誌名: Neurochem. Res. 巻: - ページ: -
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Dab1-deficient deep layer neurons prevent Dab1-deficient superficial layer neurons from entering the cortical plate (2022)
  • 著者名/発表者名: Satoshi Yoshinaga, Takao Honda, Ken-ichiro Kubo, and Kazunori Nakajima
  • 雑誌名: Neurosci. Res 巻: - ページ: -
  • DOI: 10.1016/j.neures.2022.03.011
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Cerebellar foliation via non-uniform cell accumulation caused by fiber-guided migration of granular cells. (2021)
  • 著者名/発表者名: Hironori Takeda, Yoshitaka Kameo, Takahiro Yamaguchi, Kazunori Nakajima, and Taiji Adachi
  • 雑誌名: J. Biomech. Sci. Eng 巻: 16 ページ: -
  • DOI: 10.1299/jbse.20-00516
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Comprehensive characterization of migration profiles of murine cerebral cortical neurons during development using FlashTag labeling. (2021)
  • 著者名/発表者名: Satoshi Yoshinaga, Minkyung Shin, Ayako Kitazawa, Kazuhiro Ishii, Masato Tanuma, Atsushi Kasai, Hitoshi Hashimoto, Ken-ichiro Kubo, and Kazunori Nakajima
  • 雑誌名: iScience 巻: 24 ページ: -
  • DOI: 10.1016/j.isci.2021.102277
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] 脳神経と脳幹の発生と構造 (2021)
  • 著者名/発表者名: 廣田ゆき、野田隆一郎、仲嶋一範
  • 雑誌名: Clinical Neuroscience 巻: 39 ページ: 530-532
• [雑誌論文] Two-photon voltage imaging of spontaneous activity from multiple neurons reveals network activity in brain tissue. (2020)
  • 著者名/発表者名: Binglun Li, Mariya Chavarha, Yuho Kobayashi, Satoshi Yoshinaga, Kazunori Nakajima, Michael Z. Lin, and Takafumi Inoue
  • 雑誌名: iScience 巻: 23 ページ: -
  • DOI: 10.1016/j.isci.2020.101363
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] The secreted glycoprotein Reelin suppresses the proliferation and regulates the distribution of oligodendrocyte progenitor cells in the embryonic neocortex. (2020)
  • 著者名/発表者名: Himari Ogino, Tsuzumi Nakajima, Yuki Hirota, Kohki Toriuchi, Mineyoshi Aoyama, Kazunori Nakajima, and Mitsuharu Hattori.
  • 雑誌名: J. Neurosci 巻: 40 ページ: 7625-7636
  • DOI: 10.1523/JNEUROSCI.0125-20.2020
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Reelin-Nrp1 interaction regulates neocortical dendrite development in a context-specific manner. (2020)
  • 著者名/発表者名: Takao Kohno, Keisuke Ishii, Yuki Hirota, Takao Honda, Makoto Makino, Takahiko Kawasaki, Kazunori Nakajima, and Mitsuharu Hattori.
  • 雑誌名: J. Neurosci 巻: 40 ページ: 8248-8261
  • DOI: 10.1523/JNEUROSCI.1907-20.2020
  • 査読あり / オープンアクセス
• [学会発表] 大脳皮質形成機構とその破綻 (2022)
  • 著者名/発表者名: 仲嶋一範
  • 学会等名: 和歌山県立医科大学大学院特別講義
  • 招待講演
• [学会発表] Control of astrocyte dispersion in the developing cerebral cortex (2022)
  • 著者名/発表者名: Kazunori Nakajima
  • 学会等名: International Symposium on Development and Plasticity of Nervous Systems
  • 招待講演
• [学会発表] 哺乳類大脳皮質表層ニューロン移動途中におけるDab1の機能 (2022)
  • 著者名/発表者名: 吉永怜史、本田岳夫、久保健一郎、仲嶋一範
  • 学会等名: 第127回日本解剖学会総会・全国学術集会
• [学会発表] 生後小脳における正しい細胞配置と葉形成にプルキンエ細胞のDab1が必要である (2022)
  • 著者名/発表者名: 笠井拓登、本田岳夫、廣田ゆき、仲嶋一範
  • 学会等名: 第127回日本解剖学会総会・全国学術集会
• [学会発表] 動く細胞が大脳皮質を作るしくみ (2021)
  • 著者名/発表者名: 仲嶋一範
  • 学会等名: 東京大学大学院理学系研究科生物科学セミナー
  • 招待講演
• [学会発表] 中枢神経系の構造と発生過程 (2021)
  • 著者名/発表者名: 仲嶋一範
  • 学会等名: 東京大学理学部生物学科生物科学特別講義II
  • 招待講演
• [学会発表] Mechanisms of the suppression of neuronal invasion into the marginal zone during layer formation of the mouse neocortex (マウス大脳皮質層形成における辺縁帯への移動ニューロンの細胞体進入阻止機構) (2021)
  • 著者名/発表者名: 廣田ゆき、齋藤里香穂、佐野ひとみ、仲嶋一範
  • 学会等名: 第126回日本解剖学会総会・全国学術集会・第98回日本生理学会大会合同大会
• [学会発表] Analyses of migration profiles of the claustral neurons during mouse development (発生過程において前障の神経細胞が移動する様式の解析) (2021)
  • 著者名/発表者名: 大島鴻太、吉永怜史、北澤彩子、仲嶋一範、久保健一郎
  • 学会等名: 第126回日本解剖学会総会・全国学術集会・第98回日本生理学会大会合同大会
• [学会発表] Defective foliation and abnormal positioning of Purkinje cells occur when Dab1 is knocked out in postnatal mouse cerebellum (生後小脳におけるDab1は、プルキンエ細胞の正しい配置と葉形成に必要である) (2021)
  • 著者名/発表者名: 笠井拓登、本田岳夫、仲嶋一範
  • 学会等名: 第126回日本解剖学会総会・全国学術集会・第98回日本生理学会大会合同大会
• [学会発表] 動く細胞たちが脳を作るしくみ (2021)
  • 著者名/発表者名: 仲嶋一範
  • 学会等名: 慶應義塾大学薬学部「先端医科学研究」
  • 招待講演
• [学会発表] 脳の発生過程における前障神経細胞の移動様式の解明 (Elucidation of migration profiles of the claustral neurons during brain development) (2021)
  • 著者名/発表者名: 大島鴻太、吉永怜史、北澤彩子、仲嶋一範、久保健一郎
  • 学会等名: 第44回日本神経科学大会・CJK第1回国際会議
• [学会発表] 大脳皮質グリア細胞分化における新規分子メカニズムの解析 (Analysis of novel molecular mechanisms regulating gliogenesis in the neocortex) (2021)
  • 著者名/発表者名: 大石康二、元山純、仲嶋一範
  • 学会等名: 第44回日本神経科学大会・CJK第1回国際会議
• [学会発表] マウスの大脳新皮質神経細胞移動に関与するカドヘリンの検索（Screening for the cadherin molecules that are involved in neuronal migration in the mouse cerebral neocortex） (2021)
  • 著者名/発表者名: 齋藤里香穂、野﨑恵太、佐野ひとみ、廣田ゆき、仲嶋一範
  • 学会等名: 第64回日本神経化学会大会
• [学会発表] 哺乳類大脳皮質発生において、サブプレートニューロンが整然と配置されるメカニズム（How are the subplate neurons properly positioned below the cortical plate in the developing mammalian cortex?） (2021)
  • 著者名/発表者名: 吉永怜史、石井一裕、岡本麻友美、宮田卓樹、仲嶋一範、久保健一郎
  • 学会等名: 第64回日本神経化学会大会
• [学会発表] マウス大脳皮質発生・発達過程におけるアストロサイト前駆細胞の移動様式とその分子機構 (2021)
  • 著者名/発表者名: 田畑秀典、佐々木恵、揚妻正和、林周宏、佐野ひとみ、廣田ゆき、本田岳夫、稲熊裕、伊東秀記、竹林浩秀、依馬正次、池中一裕、鍋倉淳一、永田浩一、仲嶋一範
  • 学会等名: 第53回日本臨床分子形態学会総会・学術集会
• [学会発表] 動く細胞による大脳皮質の構築機構 (2021)
  • 著者名/発表者名: 仲嶋一範
  • 学会等名: 第94回日本生化学会大会
  • 招待講演
• [学会発表] 分泌性糖タンパク質ReelinによるNーcadherin動態制御 (2021)
  • 著者名/発表者名: 林周宏、久保健一郎、仲嶋一範
  • 学会等名: 第94回日本生化学会大会
• [学会発表] 移植と新規開発した細胞減少培養系を用いた海馬CA1および大脳新皮質錐体細胞の移動様式を決定する要因の探索（Investigation of the factors that determine migration mode of hippocampal or neocortical neurons by transplantation and a newly developed cell-reduced culture system） (2021)
  • 著者名/発表者名: 北澤彩子、吉永怜史、シン ミンギョン、林周宏、佐野ひとみ、大石康二、久保健一郎、仲嶋一範
  • 学会等名: 第44回日本分子生物学会年会 ワークショップ: “脳の形成と修復における細胞外環境の機械的性質 (Mechanical properties of the extracellular environment for brain development and repair)”
  • 招待講演
• [学会発表] Regulation of the fate decision between neurons and glia during corticogenesis (2021)
  • 著者名/発表者名: 大石康二、元山純、仲嶋一範
  • 学会等名: 第44回日本分子生物学会年会 ワークショップ: “発達期における神経-グリア相互作用と脳形成への関与 (Involvement of neurons-glia interactions in the brain formation during development)”
  • 招待講演
• [学会発表] CRISPR/Cas9によるゲノム編集によりHAタグラベルしたDab1発現マウスの解析 (Analysis of HA-tagged-Dab1-expressing mouse created by CRISPR/Cas9-mediated genome editing) (2020)
  • 著者名/発表者名: 本田岳夫、宮川拓、仲嶋一範
  • 学会等名: 第43回日本神経科学大会
• [学会発表] 大脳新皮質第４層ニューロンのサブタイプ特異的分化に寄与する細胞外シグナルの解析（Analysis of extrinsic signals for layer 4 subtype specification in the neocortex ） (2020)
  • 著者名/発表者名: 長谷川紘之、大石康二、山本亘彦、仲嶋一範
  • 学会等名: 第43回日本神経科学大会
• [学会発表] 皮質下投射ニューロンへの分化リプログラミング時における転写制御機構（Transcriptional networks to specify subcortical projection neurons in subtype reprogramming） (2020)
  • 著者名/発表者名: 大石康二、仲嶋一範
  • 学会等名: 第43回日本神経科学大会
• [学会発表] Two-photon voltage imaging of spontaneous activity from multiple neurons reveals network activity in brain tissue (2020)
  • 著者名/発表者名: Binglun Li, Mariya Chavarha, Yuho Kobayashi, Satoshi Yoshinaga, Kazunori Nakajima, Michael Z. Lin, and Takafumi Inoue
  • 学会等名: 第43回日本神経科学大会
  • 国際学会
• [学会発表] 発生段階における虚血等による脳傷害が脳の発達に与える影響の解析 (2020)
  • 著者名/発表者名: 久保健一郎、出口貴美子、吉永怜史、野々村美康、大島鴻太、高杉聡、北澤彩子、井上健、仲嶋一範
  • 学会等名: 第123回日本小児科学会学術集会 分野別シンポジウム：“解決すべき新たな超早産児の神経疾患”
  • 招待講演
• [学会発表] 脳が作られるしくみ２ (2020)
  • 著者名/発表者名: 仲嶋一範
  • 学会等名: 栄光学園放課後ゼミ
  • 招待講演
• [学会発表] 脳が作られるしくみ１ (2020)
  • 著者名/発表者名: 仲嶋一範
  • 学会等名: 栄光学園OBゼミ
  • 招待講演
• [学会発表] VLDLR controls the positioning of pyramidal neurons by suppressing neuronal invasion into the marginal zone, rather than by promoting neuronal aggregation, during neocortical development (VLDLRは大脳皮質発生において神経細胞の凝集の促進ではなく辺縁帯内への神経細胞の進入を阻止することによって神経細胞の配置を制御する) (2020)
  • 著者名/発表者名: 廣田ゆき、仲嶋一範
  • 学会等名: 第63回日本神経化学会大会
• [学会発表] マウス大脳新皮質錐体細胞との比較による海馬CA1錐体細胞の移動制御要因の解明 (2020)
  • 著者名/発表者名: 北澤彩子、大石康二、吉永怜史、シンミンギョン、林周宏、久保健一郎、仲嶋一範
  • 学会等名: 日本解剖学会第108回関東支部学術集会
• [学会発表] ヒト巨大脳獲得への関与が示唆される遺伝子とその転写調節領域の進化 (2020)
  • 著者名/発表者名: 田畑秀典、八谷剛史、下田耕治、林周宏、永田浩一、榊原康文、仲嶋 一範
  • 学会等名: 第43回日本分子生物学会年会
• [備考] 精神神経疾患に関わるタンパク質リーリン-受容体を使い分けて神経細胞の”集合”と”整列”を制御する分子
  • URL: https://academist-cf.com/journal/?p=14182
• [備考] 精神神経疾患の関連分子が神経細胞を正しく配置させるしくみを発見
  • URL: http://kompas.hosp.keio.ac.jp/contents/medical_info/science/202009.html