計画研究
脳の構築過程では、幹細胞が非対称細胞分裂を繰り返し、時間の経過とともに異なる種類のニューロンを生み出すことが知られる。特に大脳皮質の幹細胞は時間に対する感受性が高いと考えられているが、幹細胞の時間的制御機構や、これらの時間プログラムが空間的な細胞配置や神経回路にどのように反映されるのかについては、多くの未解明な点がある。我々はこれまでに、大脳皮質の主要なニューロンサブタイプの産生タイミングを規定する因子と、その下流の遺伝子制御ネットワークを明らかにしてきた。今年度は、同じ時期に生み出される神経細胞の遺伝学的標識と操作により、時間的に変化する場（細胞外）からの情報がニューロンの分化に与える影響を検証し、大脳皮質ニューロンのダイナミクスを制御するメカニズムを明らかにすることを目的とした。最初に、これまで確立した時期特異的な新生ニューロンの標識システムを用いて、生体内で異なる時期に産生された大脳皮質ニューロンを標識し、３次元培養と生体マウスを用いて、これらのニューロン集団のダイナミクスについて、層および領域特異的なマーカー、樹状突起の形態に基づく定量的な解析を行った。その結果、大脳皮質ニューロンの領域特性が、従来考えられていたよりも早い時期に獲得されることが示された。さらに、各領域から単離された神経前駆細胞の単一細胞トランスクリプトーム解析から得られた分子群について、胎生期マウスへの遺伝子導入およびCRISPR/Cas9を用いた機能欠失実験を行った結果、細胞周期の離脱後早期の細胞移動と最終的な細胞配置に影響を与えることを明らかにした。これらの一連の研究により、大脳皮質ニューロンの産生と配置が、時間的に変化する細胞内の分子プログラムと細胞外の環境との相互作用により制御されることを示し、大脳皮質の３次元の細胞構築を担うメカニズムの全貌を明らかにした。
令和2年度が最終年度であるため、記入しない。
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