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2019 年度 実績報告書

ブロードマン脳地図形成の分子メカニズム

研究課題

研究課題/領域番号 19H03237
研究機関早稲田大学

研究代表者

花嶋 かりな  早稲田大学, 教育・総合科学学術院, 准教授 (80469915)

研究期間 (年度) 2019-04-01 – 2022-03-31
キーワードブロードマン脳地図 / 領野 / 大脳皮質 / 発生 / ニューロン
研究実績の概要

近年の神経発生研究の進展により、大脳皮質の層特異的な神経回路の形成を担う分子やその作用機序が明らかになってきたが、大脳皮質の進化において表面積の増加とともに数が増大し、脳の機能局在をあらわす領野の構築メカニズムについてはこれまで不明な点が多く残されてきた。本研究はブロードマン領野の細胞構築の形成メカニズムを明らかにするために、発生期大脳皮質の領野特異的細胞に発現する分子群の機能に焦点をあて、哺乳類特有の脳地図を解読することで大脳皮質神経回路の情報処理特性と動作原理を解明することを目的としたものである。今年度は大脳皮質神経幹細胞が増殖期から分化期に移行するタイミングで一過的に発現上昇するNeurog2に着目し、時系列の異なる細胞群の抽出を行うためにNeurog2の誘導型Cre組み換え酵素(CreER)のノックインマウスを用いた細胞系譜解析とタモキシフェンによるCreの時期特異的活性化を行った。同一時間に生み出される神経前駆細胞の動態をタイムラプスイメージングにより可視化することで、大脳皮質の異なる神経細胞サブタイプの経時的な細胞の分化・配置パターンについて解析した。また細胞移動から樹状突起形成までの過程を四次元的に捉え、これまで関連性が不明であった胎生期における神経前駆細胞と分化後の領野特異的細胞特性の発現のタイミングを明らかにした。これらの結果より、大脳皮質の領域特異的ニューロンの性質が細胞周期離脱後の早い時期で決定される可能性が新たに示された。

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

本年度はCOVID-19によるマウス室への入室制限による動物実験の遅延が生じたが、その他の実験については概ね予定通りに遂行された。

今後の研究の推進方策

大脳皮質の第4層のニューロンは末梢感覚器官からの情報伝達を担い、ブロードマン脳地図においても領野間で最も厚さが異なることから、第4層ニューロンの分化機序を担う分子メカニズムを解明することは大脳皮質領野形成において重要な課題として残されている。今年度は前年度 までに確立した時期特異的産生細胞の標識システムを用い、体性感覚野の第4層ニューロンが生み出されるタイミングでタモキシフェンを投与 したのちに大脳皮質細胞を分散、培養を行いTdTomato標識細胞のダイナミクスについて以下の項目に焦点を当てて解析を行う。1)in vitro培養下における、運動野および体性感覚野特異的マーカー発現および樹状突起パターンの解析。2)発生期における領野間の特性が獲得されるタイミングを明らかにするために、異なる段階で各領域から単離されたtdTomato 陽性細胞のin vitro培養系および単一細胞トランスクリプトー ムから得られた分子群を導入し、大脳新皮質ニューロンの不均一性がどのように生み出されるかについて明らかにする。

  • 研究成果

    (10件)

すべて 2020 2019 その他

すべて 国際共同研究 (1件) 雑誌論文 (3件) (うち国際共著 1件、 査読あり 3件、 オープンアクセス 3件) 学会発表 (5件) (うち国際学会 1件、 招待講演 1件) 備考 (1件)

  • [国際共同研究] University of Freiburg(ドイツ)

    • 国名
      ドイツ
    • 外国機関名
      University of Freiburg
  • [雑誌論文] Transcription and Beyond: Delineating FOXG1 Function in Cortical Development and Disorders2020

    • 著者名/発表者名
      Hou Pei-Shan、hAilin Darren O、Vogel Tanja、Hanashima Carina
    • 雑誌名

      Frontiers in Cellular Neuroscience

      巻: 14 ページ: 1-14

    • DOI

      10.3389/fncel.2020.00035

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] RECK in Neural Precursor Cells Plays a Critical Role in Mouse Forebrain Angiogenesis2019

    • 著者名/発表者名
      Li Huiping、Miki Takao、Almeida Glicia Maria de、Hanashima Carina、Matsuzaki Tomoko、Kuo Calvin J.、Watanabe Naoki、Noda Makoto
    • 雑誌名

      iScience

      巻: 19 ページ: 559~571

    • DOI

      10.1016/j.isci.2019.08.009

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Sensory cortex wiring requires preselection of short- and long-range projection neurons through an Egr-Foxg1-COUP-TFI network2019

    • 著者名/発表者名
      Hou Pei-Shan、Miyoshi Goichi、Hanashima Carina
    • 雑誌名

      Nature Communications

      巻: 10 ページ: 1-18

    • DOI

      10.1038/s41467-019-11043-w

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] Preselection of long- and short-range projection neurons through reciprocal Foxg1 and COUP-TFI actions establish the sensory cortical circuit2019

    • 著者名/発表者名
      侯 珮珊, 花嶋 かりな
    • 学会等名
      52nd Annual Meeting of JSDB
  • [学会発表] Mechanisms of neuronal subtype specification and integration in the cerebral cortex2019

    • 著者名/発表者名
      Carina Hanashima
    • 学会等名
      Baikal Neuroscience Meeting 2019
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 大脳皮質領野形成における放射状グリア細胞の役割2019

    • 著者名/発表者名
      入江 浩一郎, 西山 千尋, 花嶋 かりな
    • 学会等名
      第42回日本神経科学大会 Neuro2019
  • [学会発表] 大脳皮質領野形成における放射状グリア細胞の役割2019

    • 著者名/発表者名
      入江 浩一郎, 西山 千尋, 花嶋 かりな
    • 学会等名
      第42回日本分子生物学会年会
  • [学会発表] 脳梁膨大後部皮質特有の神経回路構築を担う分子機構の解析2019

    • 著者名/発表者名
      白坂みさの, 藤本真里奈, 花嶋かりな
    • 学会等名
      第42回日本分子生物学会年会
  • [備考] Hanashima Lab Website

    • URL

      https://hanashima-lab.wixsite.com/waseda

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公開日: 2021-01-27  

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