イメージングゲノミクス解析による個性創発機構の解明と細胞・脳の個性計測技術開発

2020 年度 実績報告書

• 研究領域: 多様な「個性」を創発する脳システムの統合的理解
• 研究課題/領域番号: 16H06531
• 研究機関: 大学共同利用機関法人自然科学研究機構(新分野創成センター、アストロバイオロジーセンター、生命創成探究
• 研究代表者: 郷 康広 大学共同利用機関法人自然科学研究機構(新分野創成センター、アストロバイオロジーセンター、生命創成探究, 生命創成探究センター, 特任准教授 (50377123)
• 研究期間 (年度): 2016-06-30 – 2021-03-31
• キーワード: 個性 / シングルセル / ゲノム / 細胞 / 脳 / 疾患モデル / 霊長類 / 精神疾患

研究実績の概要

「個性」とは何か？　どのように創発されるのか？　それらの問題に対して，本研究では，ゲノム科学と神経科学の学際領域である認知ゲノム科学からのアプローチにより，非ヒト霊長類を研究対象とし，脳とこころの「個性」創発メカニズムを分子のことばことはで実証的に理解することを目的とした．
「個性」創発の最も基盤となるゲノムの個体差の網羅的解析を，マカクザル（ニホンザル，アカゲザルなど）とマーモセットを用いて解析した（ゲノムの個体差解析）．脳とこころの「個性」創発メカニズム解明に向けたアプローチのひとつとして，脳やこころが正常でない状態である精神疾患にある脳やその身体を理解し，正常状態との比較を行う方法が考えられる．そこで，マカクザルとマーモセットにおいて，ヒト精神疾患関連遺伝子の変異解析を行い，非ヒト霊長類における精神疾患自然発症モデル個体の同定を行った．令和2年度は，マカクザル257個体を対象とした解析を行った．その結果，精神疾患との関連が強く示唆されている10遺伝子に機能喪失変異を同定した．
また，細胞の個性を単一細胞ごとに高精度に計測するために構築した実験系および解析系を用いて，自閉症マーモセットモデルを対象とした細胞の個性解析システムに関する実験を行った．自閉症様マーモセット5個体，コントロール4個体の2脳領野（眼窩前頭前野，前帯状皮質）から約7万細胞の発現解析を行い，30を超える細胞タイプの同定，各細胞タイプにおける自閉症マーモセット脳における発現変動解析，ヒト自閉症死後脳のシングルセル発現解析との比較解析などを行い，ヒト精神疾患研究への非ヒト霊長類の有用性の検討を行った．

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

• [雑誌論文] MacaquePose: A Novel “In the Wild” Macaque Monkey Pose Dataset for Markerless Motion Capture (2021)
  • 著者名/発表者名: Labuguen Rollyn、Matsumoto Jumpei、Negrete Salvador Blanco、Nishimaru Hiroshi、Nishijo Hisao、Takada Masahiko、Go Yasuhiro、Inoue Ken-ichi、Shibata Tomohiro
  • 雑誌名: Frontiers in Behavioral Neuroscience 巻: 14 ページ: 581154
  • DOI: 10.3389/fnbeh.2020.581154
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Population history and genomic admixture of sea snakes of the genus Laticauda in the West Pacific (2021)
  • 著者名/発表者名: Kishida Takushi、Toda Mamoru、Go Yasuhiro、Tatsumoto Shoji、Sasai Takahide、Hikida Tsutomu
  • 雑誌名: Molecular Phylogenetics and Evolution 巻: 155 ページ: 107005
  • DOI: 10.1016/j.ympev.2020.107005
  • 査読あり
• [雑誌論文] Redundant type II cadherins define neuroepithelial cell states for cytoarchitectonic robustness (2020)
  • 著者名/発表者名: Hiraga Kou、Inoue Yukiko U.、Asami Junko、Hotta Mayuko、Morimoto Yuki、Tatsumoto Shoji、Hoshino Mikio、Go Yasuhiro、Inoue Takayoshi
  • 雑誌名: Communications Biology 巻: 3 ページ: 574
  • DOI: 10.1038/s42003-020-01297-2
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Transcriptome analysis revealed misregulated gene expression in blastoderms of interspecific chicken and Japanese quail F1 hybrids (2020)
  • 著者名/発表者名: Ishishita Satoshi、Tatsumoto Shoji、Kinoshita Keiji、Nunome Mitsuo、Suzuki Takayuki、Go Yasuhiro、Matsuda Yoichi
  • 雑誌名: PLOS ONE 巻: 15 ページ: e0240183
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0240183
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] AUTS2 Regulation of Synapses for Proper Synaptic Inputs and Social Communication (2020)
  • 著者名/発表者名: Hori K, Yamashiro K, Nagai T, Shan W, Egusa SF, Shimaoka K, Kuniishi H, Sekiguchi M, Go Y, Tatsumoto S, Yamada M, Shiraishi R, Kanno K, Miyashita S, Sakamoto A, Abe M, Sakimura K, Sone M, Sohya K, Kunugi H, Wada K, Yamada M, Yamada K, Hoshino M.
  • 雑誌名: iScience 巻: 23 ページ: 101183
  • DOI: 10.1016/j.isci.2020.101183
  • 査読あり / オープンアクセス
• [学会発表] 自閉症モデルマーモセット脳におけるシングルセル遺伝子発現解析 (2021)
  • 著者名/発表者名: 郷康広，渡邊恵，小賀智文，辰本将司，石川裕恵，臼井千夏，一戸紀孝
  • 学会等名: 第10回日本マーモセット研究会
• [学会発表] ニホンノウサギが冬季に白化するか茶色のままかを決める原因遺伝子と進化史 (2021)
  • 著者名/発表者名: 木下豪太，布目三夫，郷康広，牧野能士，辰本将司，Alexey P KRYUKOV，Sang-Hoon HAN，Irina KARTAVTSEVA，永野惇，山田文雄，鈴木仁，井鷺裕司
  • 学会等名: 第68回日本生態学会大会
• [学会発表] ヒトとチンパンジーの選択的スプライシングの多様性解析とその脳内表現 (2020)
  • 著者名/発表者名: 郷康広，辰本将司，石川裕恵
  • 学会等名: 第36回日本霊長類学会
• [学会発表] 脳・こころの個性・多様性理解にむけた比較認知ゲノム研究 (2020)
  • 著者名/発表者名: 郷康広
  • 学会等名: 第3回ExCELLSシンポジウム
  • 招待講演
• [学会発表] Glial cells missing 1は損傷脳においてグリア細胞分化と血管新生を促進する (2020)
  • 著者名/発表者名: 林義剛，福家聡，郷康広，中林一彦，Adbullah Asmaa，Mohd Zakiyyah，守村直子，Daun Kenny，小山なつ，等誠司
  • 学会等名: 第63回日本神経化学会大会
• [備考] 自然科学研究機構生命創成探究センター（郷ラボ）のホームページ
  • URL: http://www.nips.ac.jp/coggen/index.html