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2015 年度 実施状況報告書

iPS細胞を用いたヒト特有の神経回路形成に関する研究

研究課題

研究課題/領域番号 15K14318
研究機関大阪大学

研究代表者

山本 亘彦  大阪大学, 生命機能研究科, 教授 (00191429)

研究期間 (年度) 2015-04-01 – 2017-03-31
キーワード大脳皮質 / iPS細胞 / 軸索
研究実績の概要

本研究の目的は、ヒトiPS細胞から大脳皮質ニューロンとその神経ネットワークを作製することによって、ヒトの神経回路特有の様相を明らかにすることであり、本年度はヒトiPS細胞から大脳皮質ニューロンを作製し、その軸索伸長と分岐形成をin vitroで構築することを目指した。最初にiPS細胞をNoggin存在下で神経幹細胞に分化させ、その後細胞塊を作製することによってニューロンへの分化を促進させる方法を用いた。神経幹細胞やニューロンへの分化過程は、各ステージに発現する分子発現を指標とし、様々な抗体を用いた免疫組織化学的な手法やRT-PCR法により調べた。この培養法で、神経幹細胞の段階ではNestin陽性の細胞が約8割を占め、次のニューロンへの分化段階ではそのマーカーであるTuJ1陽性の細胞が約2割観察された。このようにニューロンに分化した細胞では、分化誘導から数週間後には、Ctip2陽性細胞が出現したことから、大脳皮質深層の細胞に分化していることが示唆された。さらに、神経幹細胞時にenhanced yellow fluorescent protein (EYFP)の遺伝子を導入することにより、少なくとも一部の細胞は錐体型とそれに特徴的な樹状突起形成が見出された。数ミリに及ぶ軸索成長も観察され、その末端では広範囲の枝分かれが形成されることも見出された。以上より、ヒトiPS細胞からニューロンへの分化誘導が生じ、軸索成長、軸索分岐が観察できる実験系が構築された。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

大脳皮質ニューロンの同定にはまだ十分でない点があるが、1ヶ月以上の期間培養し、錐体細胞の形状やその樹状突起形成も見出された。さらに、目的とする軸索成長、引き続く軸索分岐の過程も観察された。

今後の研究の推進方策

大脳皮質ニューロンである同定基準を明確にし、皮質ニューロンから発する軸索の枝分かれ、プレシナプス形成の過程を調べる。また神経活動依存的な軸索分岐の様相を明らかにする。

次年度使用額が生じた理由

当初の申請額より大幅にカットされたため、今年度は神経幹細胞やニューロンへ分化させる規模を小さくすることにより試薬代を抑え、遺伝子導入のための精製プラスミドや抗体は既に調整していたものを用いた。

次年度使用額の使用計画

大脳皮質ニューロンへの分化誘導に必要な試薬、免疫組織化学に用いる各種抗体、定量PCR法に用いる試薬、遺伝子導入用のプラスミド精製試薬の購入にあてる。

  • 研究成果

    (8件)

すべて 2016 2015 その他

すべて 雑誌論文 (2件) (うち査読あり 2件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (5件) (うち国際学会 2件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] Synapse-dependent and independent mechanisms of thalamocortical axon branching are regulated by neuronal activity2016

    • 著者名/発表者名
      Matsumoto, N., Hoshiko, M., Sugo, N., Fukazawa, Y. & Yamamoto, N.
    • 雑誌名

      Developmental Neurobiology

      巻: 76 ページ: 323-336

    • DOI

      10.1002/dneu.22317

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Single-molecule imaging reveals dynamics of CREB transcription factor bound to its target sequence2015

    • 著者名/発表者名
      Sugo, N., Morimatsu, M., Arai, Y., Kousoku, Y., Ohkuni, A., Nomura, T., Yanagida, T. & Yamamoto, N.
    • 雑誌名

      Scientific Report

      巻: 5 ページ: 10662

    • DOI

      10.1038/srep10662

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] Polβ deficiency increases DNA double-strand breaks in postnatal cortical neurons2015

    • 著者名/発表者名
      Uyeda, A., Onishi, K., Sugo, N., Toyoda S., Hiyayama, T., Yagi, T. & Yamamoto, N.
    • 学会等名
      第38回日本分子生物学会
    • 発表場所
      神戸
    • 年月日
      2015-12-01 – 2015-12-04
  • [学会発表] DNA polymerase β activity in neural progenitors is required for postmitotic neuronal survival in the developing cortex2015

    • 著者名/発表者名
      Onishi, k., Sugo, N., Toyoda, S., Hirayama, T., Yagi, T. & Yamamoto, N.
    • 学会等名
      Society for Neuroscience
    • 発表場所
      Chicago, USA
    • 年月日
      2015-10-17 – 2015-10-21
    • 国際学会
  • [学会発表] Activity-dependent dynamics of CREB in cortical neurons: A single-molecule imaging study2015

    • 著者名/発表者名
      Kitagawa, H., Sugo., N. & Yamamoto,
    • 学会等名
      Society for Neuroscience
    • 発表場所
      Chicago, USA
    • 年月日
      2015-10-17 – 2015-10-21
    • 国際学会
  • [学会発表] involvement of mitochondria in thalamocortical axon branching2015

    • 著者名/発表者名
      Matsumoto, N., Hoshiko, M. & Yamamoto, N.
    • 学会等名
      第38回日本神経科学大会
    • 発表場所
      神戸
    • 年月日
      2015-07-28 – 2015-07-31
  • [学会発表] Rho guanine nucleotide exchange factor Abr promotes axon branching in cortical layer 2/3 neurons DNA2015

    • 著者名/発表者名
      Sasaki, K., Arimoto, K., Kankawa, K., Terada, C. & Yamamoto, N.
    • 学会等名
      第38回日本神経科学大会
    • 発表場所
      神戸
    • 年月日
      2015-07-28 – 2015-07-31
  • [備考] 大阪大学大学院生命機能研究科 細胞分子神経生物学研究室 (山本亘彦研究室)

    • URL

      http://www.fbs.osaka-u.ac.jp/labs/neurobiol/

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公開日: 2017-01-06  

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