脳室帯のシステム科学的研究

2018 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 16H02457
• 研究機関: 名古屋大学
• 研究代表者: 宮田 卓樹 名古屋大学, 医学系研究科, 教授 (70311751)
• 研究分担者: 篠田 友靖 名古屋大学, 医学系研究科, 助教 (80505652) ; 川口 綾乃 名古屋大学, 医学系研究科, 准教授 (90360528)
• 研究期間 (年度): 2016-04-01 – 2020-03-31
• キーワード: 細胞移動 / 細胞分裂 / 組織力学 / 弾性

研究実績の概要

本研究「脳室帯のシステム科学的研究」は，脳細胞産生の場である「脳室帯」が異なる細胞群によって一種の「生態系」あるいは「社会」として構成されていることに注目し，大脳皮質細胞の「生産ライン」群がどのような近隣関係性をもって三次元的にパックされ，効率的細胞供給が果たされているか，マウスおよび他哺乳類を対象に明らかにすることで，大脳形成を支える原理，組織形成上の脆弱点，ヒトの先天性疾患の病因などを理解できるようになるとの期待のもと実施されている． 平成30年度は，これまでの成果を複数の論文として発表した．まず，新しく誕生した細胞が脳室面から速やかに立ち去り，次の細胞産生すなわち前駆細胞による分裂の邪魔にならないようにするために，弾性が利用されていることを見いだした．この弾性は，細胞の密集性により成立している．親細胞が分裂のため膨らむ際に周囲を押し，そこにいったん蓄えられた弾性エネルギーが，親細胞の分裂の直後に子細胞に戻ってきてその初動が助けられるという受動的な機構である（PLOS Biologyに報告）．次に，そのような細胞密集による組織の弾性・圧縮性が一定の範囲内に限定されることに重要な意味がある（さもないと細胞づくりがうまく進まない）と見いだした（Developmentに報告）．「限定」は，分化途上の細胞がお互いに絡み合ってバリア構造を作ることで果たされると分かった（煮物料理における落としぶたのような存在）． さらに，脳原基での役割がまだよく分かっていないミクログリアに関して，脳室帯付近における振る舞いとそのしくみの一端を明らかにした（Genes CellsおよびeNeuroに報告）．これらにより，脳室帯についての理解が大いに増しつつある．

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

地道に行なって来たイメージング，定量解析，力学的な試験などが集約されて大きな突破をいくつかの異なる切り口・対象において果たすことができた．こうした成果によって，新しい立ち位置・視点で残された課題に挑むことができる態勢が整いつつあると考えられ，最終年度の研究の進捗が大いに期待できる．

今後の研究の推進方策

脳室帯から発される放射状ファイバーは脳構造の支柱であるとともに，ニューロン移動のガイドに貢献することが知られる．このように「ニューロンを助ける」と知られてきた脳室帯由来ファイバーに対して胎生早期に誕生するニューロンが接線方向移動をすることで物理的な影響を及ぼし，放射状ファイバーの走行，ひいては大脳皮質形成，生後の領野マップ形成を下支えする可能性が生じてきた（昨年度，国際学会で部分的に発表）ので，イメージング，力学的シミュレーション，流れを止める・弱くする実験など，詰めの解析を行い，論文発表を目指す．

研究成果

• [雑誌論文] Embryonic neocortical microglia express Toll-like receptor 9 and respond to plasmid DNA injected into the ventricle: technical considerations regarding microglial distribution in electroporated brain walls. (2018)
  • 著者名/発表者名: Hattori Y, Miyata T.
  • 雑誌名: eNeuro 巻: 5 ページ: -
  • DOI: https://doi.org/10.1523/ENEURO.0312-18.2018
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Microglia extensively survey the developing cortex via the CXCL12/CXCR4 system to help neural progenitors to acquire differentiated properties (2018)
  • 著者名/発表者名: Hattori Y, Miyata T.
  • 雑誌名: Genes Cells 巻: 10 ページ: 915-922
  • DOI: 10.1111/gtc.12632
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Role of extrinsic mechanical force in the development of the RA-I tactile mechanoreceptor. (2018)
  • 著者名/発表者名: Pham TQ, Kawaue T, Hoshi T, Tanaka Y, Miyata T, Sano A
  • 雑誌名: Sci Rep 巻: 8 ページ: 11085
  • DOI: 10.1038/s41598-018-29390-x
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Differentiating cells mechanically limit progenitor cells' interkinetic nuclear migration to secure apical cytogenesis. (2018)
  • 著者名/発表者名: Yuto Watanabe, Takumi Kawaue, Takaki Miyata
  • 雑誌名: Development 巻: 145 ページ: -
  • DOI: 10.1242/dev.162883 Published 26 June 2018
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Elasticity-based boosting of neuroepithelial nucleokinesis via indirect energy transfer from mother to daughter. (2018)
  • 著者名/発表者名: Shinoda T, Nagasaka A, Inoue Y, Higuchi R, Minami Y, Kato K, Suzuki M, Kondo T, Kawaue T, Saito K, Ueno N, Fukazawa Y, Nagayama M, Miura T, Adachi T, Miyata T
  • 雑誌名: PLOS Biol. 巻: 16 ページ: e2004426
  • DOI: 10.1371/journal.pbio.2004426
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Synaptic transmission from subplate neurons controls radial migration of neocortical neurons. (2018)
  • 著者名/発表者名: Ohtaka-Maruyama C, Okamoto M, Endo Kentaro, Oshima M, Kaneko N, Yura K, Okado H, Miyata T, Maeda N
  • 雑誌名: Science 巻: 360 ページ: 313-317
  • DOI: 10.1126/science.aar2866
  • 査読あり / オープンアクセス
• [学会発表] 細胞間の「力」の授受が、神経系前駆細胞の秩序だった運動と大脳発生に重要である (2019)
  • 著者名/発表者名: 篠田友靖、長坂新、井上康博、樋口亮、南佳晃、加藤輝、鈴木誠、近藤武史、川上巧、齋藤加奈子、深澤有吾、三浦岳、安達泰冶、長山雅晴、宮田卓樹
  • 学会等名: 第124回日本解剖学会総会全国学術集会
• [学会発表] 胎生中期皮質板におけるミクログリアの一時的な不在は、ニューロンの適切な個性化獲得に重要である (2019)
  • 著者名/発表者名: 服部 祐季、内藤裕、宮田卓樹
  • 学会等名: 第124回日本解剖学会総会全国学術集会
• [学会発表] 大脳新皮質の腹側方向への拡張的形成には胎生初期プレプレートニューロンの腹側移動が物理的に貢献する (2019)
  • 著者名/発表者名: 齋藤 加奈子、岡本 麻友美、渡邊 裕斗、宮田 卓樹
  • 学会等名: 第124回日本解剖学会総会全国学術集会
• [学会発表] 大脳原基深部「S期ゾーン」のライブイメージング -S期の開始、S期細胞の動きに関する解析- (2019)
  • 著者名/発表者名: 川添亮太郎、川上巧、宮田卓樹
  • 学会等名: 第124回日本解剖学会総会全国学術集会
• [学会発表] 胎生期神経前駆細胞の核の集団的配置転換システム: Collective and systematic repositioning of the nuclei of embryonic neural progenitor cells (2018)
  • 著者名/発表者名: 宮田 卓樹
  • 学会等名: 第41回日本分子生物学会年会
  • 招待講演
• [学会発表] Reelin欠損による小脳低形成をSonic Hedgehogシグナルを利用し、治療できるか (2018)
  • 著者名/発表者名: 松岡未紗、宮田卓樹
  • 学会等名: 日本解剖学会第78回中部支部学術集会
• [学会発表] Spatiotemporally controlled microglial absence is required for cortical neuron subtype specification (2018)
  • 著者名/発表者名: 服部祐季、宮田卓樹
  • 学会等名: 第8回生理学研究所・名古屋大学大学院医学系研究科合同シンポジウム
• [学会発表] 最も細長い上皮細胞の中の流動と外部要因：神経前駆細胞による「生産物流」 (2018)
  • 著者名/発表者名: 宮田卓樹
  • 学会等名: 第91回日本生化学会
  • 招待講演
• [学会発表] Premigratory neurons mechanically limit interkinetic nuclear migration to secure progenitor cells’ apical cytogenesis (2018)
  • 著者名/発表者名: Yuto Watanabe, Takumi Kawaue, Takaki Miyata
  • 学会等名: 第70回日本細胞生物学会 第51回日本発生生物学会 合同大会
• [学会発表] Unexpectedly wide-range cell-cell contact via Delta-presenting lamellipodia-like protrusions in the mouse neuroepithelium (2018)
  • 著者名/発表者名: Takumi Kawaue, Yugo Fukazawa, Takaki Miyata
  • 学会等名: 第70回日本細胞生物学会 第51回日本発生生物学会 合同大会
• [学会発表] Elasticity-based boosting of neuroepithelial nucleokinesis via indirect energy transfer from mother to daughter (2018)
  • 著者名/発表者名: Tomoyasu Shinoda1, Arata Nagasaka, Yasuhiro Inoue, Ryo Higuchi, Yoshiaki Minami, Kagayaki Kato, Makoto Suzuki, Takefumi kondo, Takumi Kawaue, Kanako Saito, Naoto Ueno, Yugo Fukazawa, Masaharu Nagayama, Takashi Miura, Taiji Adachi, Takaki Miyata
  • 学会等名: 第70回日本細胞生物学会 第51回日本発生生物学会 合同大会
• [学会発表] The preplate stream: neurons generated earliest in the pallium migrate ventrally to mechanically bend radial fibers and expand the neocortex (2018)
  • 著者名/発表者名: Kanako Saito, Takaki Miyata
  • 学会等名: 第70回日本細胞生物学会 第51回日本発生生物学会 合同大会
• [学会発表] Premigratory neurons mechanically limit interkinetic nuclear migration to secure progenitor cells’ apical cytogenesis (2018)
  • 著者名/発表者名: T. Kawaue, Y. Watanabe, T. Miyata
  • 学会等名: 22nd Biennial Meeting of the International Scoety for Developmental Neuroscience (ISDN)
  • 国際学会
• [学会発表] The preplate stream: neurons generated earliest in the pallium migrate ventrally to mechanically bend radial fibers and expand the neocortex (2018)
  • 著者名/発表者名: K. Saito, M. Okamoto, T. Miyata
  • 学会等名: 22nd Biennial Meeting of the International Scoety for Developmental Neuroscience (ISDN)
  • 国際学会 / 招待講演
• [備考] TAKAKI MIYATA Laboratry
  • URL: https://www.takaki-miyata-lab.org/