神経発生プログラム脆弱仮説の検証

2022 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 20H03345
• 研究機関: 国立遺伝学研究所
• 研究代表者: 平田 たつみ 国立遺伝学研究所, 遺伝形質研究系, 教授 (80260587)
• 研究分担者: 小出 剛 国立遺伝学研究所, 遺伝形質研究系, 准教授 (20221955)
• 研究期間 (年度): 2020-04-01 – 2023-03-31
• キーワード: 誕生日タグづけ法 / 発達性障害 / マウス / 神経発生 / 化学遺伝学

研究実績の概要

発達性障害は社会的に大きな問題であるが、多種多様な症状が混在し原因の手がかりすらつかめない。本研究では最も脆弱であるといわれる誕生したばかりの神経細胞の種類が妊娠期間中に移り変わることに着目し、神経発生のタイミングとその神経細胞が傷害された際に引き起こされる症状との関係を解析した。具体的には、代表者が開発した誕生日タグづけマウスNeurog2CreER(G2A)を用いて、胎生10.5日から15.5日までの期間中に順々に生まれる神経細胞のサブセット選択的に化学遺伝学用のDREADDタンパク質を発現させた。作成したマウスを生後8-10週まで育ててから、DREADDの人工リガンドClozapine-N-oxide (CNO) を投与して神経活動を操作し、マウス個体に生じる身体機能症状を解析した。身体機能症状としては、心拍数、呼吸数、体温、瞳孔径、摂水餌量などの生理機能から、定型的SHIRPA、ロータロッド、ホットプレート、オープンフィールド、テールサスペンジョン、恐怖条件づけなどの行動学的試験まで、約50種の計測を行い評価した。その結果、神経細胞の誕生時期と、その神経細胞が障害を受けた時の症状との間に明らかな関係性が認められた。現在、得られた仮説を現在実験生物学的に検討中である。人間集団を対象とした疫学的研究ではこのような因果関係は解析できないため、本研究のような実験生物学的な試みは極めて貴重であると考えられる。

現在までの達成度 (段落)

令和4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4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] A global gene regulatory program and its region-specific regulator partition neurons into commissural and ipsilateral projection types (2024)
  • 著者名/発表者名: Masuda Aki、Nishida Kazuhiko、Ajima Rieko、Saga Yumiko、Bakhtan Marah、Klar Avihu、Hirata Tatsumi、Zhu Yan
  • 雑誌名: Science Advances 巻: 10 ページ: eadk2149
  • DOI: 10.1126/sciadv.adk2149
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Olfactory information processing viewed through mitral and tufted cell-specific channels (2024)
  • 著者名/発表者名: Hirata Tatsumi
  • 雑誌名: Frontiers in Neural Circuits 巻: 18 ページ: 1382626
  • DOI: 10.3389/fncir.2024.1382626
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Segmentation of Mouse Brain Slices with Unsupervised Domain Adaptation Considering Cross-sectional Locations (2024)
  • 著者名/発表者名: Shimojo Yuki、Suehara Kazuki、Hirata Tatsumi、Tohsato Yukako
  • 雑誌名: IPSJ Transactions on Bioinformatics 巻: 17 ページ: 33～39
  • DOI: 10.2197/ipsjtbio.17.33
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Neurogenic timing of the inferior olive subdivisions is related to the olivocerebellar projection topography (2023)
  • 著者名/発表者名: Luo Yuanjun、Chao Yuhan、Owusu-Mensah Richard Nana Abankwah、Zhang Jingyun、Hirata Tatsumi、Sugihara Izumi
  • 雑誌名: Scientific Reports 巻: 13 ページ: 7114
  • DOI: 10.1038/s41598-023-33497-1
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Large-scale Image Processing and Three-Dimensional Reconstruction of Mouse Brains with Neurogenic-Tagged Neurons (2023)
  • 著者名/発表者名: Kawabata Hiroto、Shimojo Yuki、Hirata Tatsumi、Tohsato Yukako
  • 雑誌名: Proceedings of the 13th International Conference on Biomedical Engineering and Technology (ICBET 2023) 巻: ー ページ: 1-7
  • DOI: 10.1145/3620679.3620680
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Spontaneous activity in whisker-innervating region of neonatal mouse trigeminal ganglion (2022)
  • 著者名/発表者名: Banerjee Piu、Kubo Fumi、Nakaoka Hirofumi、Ajima Rieko、Sato Takuya、Hirata Tatsumi、Iwasato Takuji
  • 雑誌名: Scientific Reports 巻: 12 ページ: 16311
  • DOI: 10.1038/s41598-022-20068-z
  • 査読あり / オープンアクセス
• [学会発表] 神経発生の原理を利用した神経科学研究 (2023)
  • 著者名/発表者名: 平田たつみ
  • 学会等名: 第46回日本神経科学大会
  • 招待講演
• [学会発表] 神経分化の初期に優勢な間接的ニューロン新生は、直接的ニューロン新生と同様に、誕生日依存的な皮質ニューロンサブタイプの産生を行う (2023)
  • 著者名/発表者名: 畠中 由美子、平田 たつみ
  • 学会等名: 第46回日本神経科学大会
• [学会発表] 神経細胞の誕生日タグづけ法を用いた神経細胞と身体生理表現型との体系的関連づけ (2023)
  • 著者名/発表者名: 平田たつみ
  • 学会等名: 第46回日本分子生物学会
• [学会発表] 大規模なマウスの脳切片画像の画像処理と三次元再構築 (2022)
  • 著者名/発表者名: 川端 宏知、下條 優貴、平田たつみ、遠里 由佳子
  • 学会等名: 第25回 画像の認識・理解シンポジウム（MIRU2022）
• [学会発表] 高解像度なマウス脳画像の領域検出にむけた 画像の前後処理法の提案 (2022)
  • 著者名/発表者名: 下條 優季、平田 たつみ、遠里 由佳子
  • 学会等名: 第25回 画像の認識・理解シンポジウム（MIRU2022）
• [学会発表] 深層学習による高解像度なマウス脳切片画像の領域検出に向けた画像処理法の提案 (2022)
  • 著者名/発表者名: 下條優季、平田 たつみ、遠里 由佳子
  • 学会等名: 第11回生命医薬情報学連合大会（IIBMP2022）
• [学会発表] NeuroGTのマウス全脳画像の三次元再構築 (2022)
  • 著者名/発表者名: 川端 宏知、下條 優貴、平田 たつみ、遠里 由佳子
  • 学会等名: 第11回生命医薬情報学連合大会（IIBMP2022）
• [学会発表] Formation of Purkinje cell clusters in the murine embryonic cerebellum (2022)
  • 著者名/発表者名: Luo Yuanjun、Tran-Anh Khoa、Hirata Tatsumi、Sugihara Izumi
  • 学会等名: 第45回日本神経科学大会