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2021 年度 実施状況報告書

フェレットを用いた大脳皮質神経回路の形成機構の解明

研究課題

研究課題/領域番号 21K19306
研究機関金沢大学

研究代表者

河崎 洋志  金沢大学, 医学系, 教授 (50303904)

研究期間 (年度) 2021-07-09 – 2023-03-31
キーワード大脳皮質
研究実績の概要

ヒトの大脳は、マウスなどげっし類の大脳に比べて著しく発達していることが特徴的であると言える。このような発達した大脳構築の分子遺伝学的解析はマウスを用いて行うことが困難であることから、我々は新たなモデル動物の必要性を考え、食肉類哺乳動物フェレットに着目してきた。フェレットは大脳が大きく、脳回を持つなど大脳が発達している。我々はこれまでに、ヒトやサルで見いだされていたU線維に着目した研究を進めてきた。U線維は大脳皮質直下にある短連合線維であり、近隣の大脳皮質の機能的連合に重要と考えられている。我々のフェレットの遺伝子操作技術を用いた研究の結果、フェレットにもU線維が存在すること、フェレットのU線維は大脳皮質2/3層および5/6層に由来することなどを発見した。そこで本研究課題では、これらの研究成果を足がかりとして、これまで不明であったU線維の詳細な特性解析を目的としている。これまでにフェレット大脳皮質のU線維領域を各種染色を用いて解析した結果、U線維領域はさらに特徴の異なる2つの領域に分けられることを見いだした。現在この2つの領域の特性を詳細に解析している。U線維は認知症における重要性も指摘されており、本研究課題の成果は臨床医学的もしくは社会的な波及効果も大きい。また高等哺乳動物にはU線維以外にも、様々な特徴的な神経回路が存在することから、本研究課題の成果はそれらにも幅広く応用が可能であるなど発展性も大きい。

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

フェレット大脳皮質を用いてU線維領域を各種染色などを用いて詳細に解析した結果、U線維領域はさらに特徴の異なる2つの領域に分けられることを見いだした。さらに今後の研究に必要となるプラスミドのコンストラクションを完了した。このように新しい線維領域を見いだしていることから、研究は順調に進行していると考えている。

今後の研究の推進方策

我々が新たに見いだしたU線維領域内の2つの異なる領域の特性解析を進める。電子顕微鏡を用いて解析し、軸索の直径や髄鞘の特性を明らかにする。子宮内電気穿孔法でGFPを神経細胞へと導入しU線維を可視化し、経時的にサンプリングすることにより、その形成過程を明らかにする。

次年度使用額が生じた理由

我々は食肉類哺乳動物フェレットに着目し、ヒトやサルで見いだされていたU線維に着目した研究を進めている。我々のフェレットの遺伝子操作技術を用いてU線維の詳細な特性を解析する予定であったが、新型コロナウイルス感染症により、フェレットの輸入が困難となったために次年度使用額が生じた。その間に、研究室に既にあったフェレット大脳の組織染色、プラスミド作成など予め準備可能な実験資材の準備を進め、またフェレットの入手状況が改善しているために、本年度中には当初予定していた実験は行うことができると考えている。物品費を用いてプラスチック器具、酵素類、実験動物などの消耗品を購入する。また研究打ち合わせ、成果発表を行うための出張旅費を計上した。その他として、英文校閲費用、論文投稿料や掲載料を計上している。

  • 研究成果

    (17件)

すべて 2022 2021 その他

すべて 雑誌論文 (8件) (うち国際共著 1件、 査読あり 8件、 オープンアクセス 6件) 学会発表 (8件) (うち国際学会 4件、 招待講演 1件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] Localized astrogenesis regulates gyrification of the cerebral cortex2022

    • 著者名/発表者名
      Shinmyo Yohei、Saito Kengo、Hamabe-Horiike Toshihide、Kameya Narufumi、Ando Akitaka、Kawasaki Kanji、Duong Tung Anh Dinh、Sakashita Masataka、Roboon Jureepon、Hattori Tsuyoshi、Kannon Takayuki、Hosomichi Kazuyoshi、Slezak Michal、Holt Matthew G.、Tajima Atsushi、Hori Osamu、Kawasaki Hiroshi
    • 雑誌名

      Science Advances

      巻: 8 ページ: eabi5209

    • DOI

      10.1126/sciadv.abi5209

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Visual cortex damage in a ferret model of ocular hypertension2022

    • 著者名/発表者名
      Fujishiro Takashi、Honjo Megumi、Kawasaki Hiroshi、Aihara Makoto
    • 雑誌名

      Japanese Journal of Ophthalmology

      巻: 66 ページ: 205~212

    • DOI

      10.1007/s10384-022-00901-8

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Investigation of the Mechanisms Underlying the Development and Evolution of the Cerebral Cortex Using Gyrencephalic Ferrets2022

    • 著者名/発表者名
      Shinmyo Yohei、Hamabe-Horiike Toshihide、Saito Kengo、Kawasaki Hiroshi
    • 雑誌名

      Frontiers in Cell and Developmental Biology

      巻: 10 ページ: 847159

    • DOI

      10.3389/fcell.2022.847159

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Phosphorylation of GAP-43 T172 is a molecular marker of growing axons in a wide range of mammals including primates2021

    • 著者名/発表者名
      Okada Masayasu、Kawagoe Yosuke、Sato Yuta、Nozumi Motohiro、Ishikawa Yuya、Tamada Atsushi、Yamazaki Hiroyuki、Sekino Yuko、Kanemura Yonehiro、Shinmyo Yohei、Kawasaki Hiroshi、Kaneko Naoko、Sawamoto Kazunobu、Fujii Yukihiko、Igarashi Michihiro
    • 雑誌名

      Molecular Brain

      巻: 14 ページ: 66

    • DOI

      10.1186/s13041-021-00755-0

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] BMP signaling alters aquaporin-4 expression in the mouse cerebral cortex2021

    • 著者名/発表者名
      Morita Kazuya、Matsumoto Naoyuki、Saito Kengo、Hamabe-Horiike Toshihide、Mizuguchi Keishi、Shinmyo Yohei、Kawasaki Hiroshi
    • 雑誌名

      Scientific Reports

      巻: 11 ページ: 10540

    • DOI

      10.1038/s41598-021-89997-5

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Establishment of an induced pluripotent stem cell line from a female domestic ferret (Mustela putorius furo) with an X chromosome instability2021

    • 著者名/発表者名
      Yoshimatsu Sho、Murakami Rei、Nakajima Mayutaka、Sato Tsukika、Kawasaki Hiroshi、Okano Hideyuki
    • 雑誌名

      Stem Cell Research

      巻: 53 ページ: 102385

    • DOI

      10.1016/j.scr.2021.102385

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] ERAD components Derlin-1 and Derlin-2 are essential for postnatal brain development and motor function2021

    • 著者名/発表者名
      Sugiyama Takashi、Murao Naoya、Kadowaki Hisae、Takao Keizo、Miyakawa Tsuyoshi、Matsushita Yosuke、Katagiri Toyomasa、Futatsugi Akira、Shinmyo Yohei、Kawasaki Hiroshi、Sakai Juro、Shiomi Kazutaka、Nakazato Masamitsu、Takeda Kohsuke、Mikoshiba Katsuhiko、Ploegh Hidde L.、Ichijo Hidenori、Nishitoh Hideki
    • 雑誌名

      iScience

      巻: 24 ページ: 102758

    • DOI

      10.1016/j.isci.2021.102758

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] The distribution of Cdh20 mRNA demarcates somatotopic subregions and subpopulations of spiny projection neurons in the rat dorsolateral striatum2021

    • 著者名/発表者名
      Takahashi Masanori、Fukabori Ryoji、Kawasaki Hiroshi、Kobayashi Kazuto、Kawakami Kiyoshi
    • 雑誌名

      Journal of Comparative Neurology

      巻: 529 ページ: 3655~3675

    • DOI

      10.1002/cne.25215

    • 査読あり
  • [学会発表] Investigation of the inner and outer fiber layers in the developing cerebral cortex of gyrencephalic ferrets2021

    • 著者名/発表者名
      Saito K., Yoshino M., Hamabe-Horiike T., Dinh Duong T.A., Shinmyo Y., Kawasaki H.
    • 学会等名
      23rd Biennial Meeting of the International Society for Developmental Neuroscience
    • 国際学会
  • [学会発表] Sonic hedgehog signaling regulates folding of the cerebral cortex in gyrencephalic carnivore ferrets2021

    • 著者名/発表者名
      Matsumoto N., Saito K., Kawasaki K., Horiike T., Shinmyo Y., Kawasaki H.
    • 学会等名
      23rd Biennial Meeting of the International Society for Developmental Neuroscience
    • 国際学会
  • [学会発表] フェレットとマウスを用いた大脳皮質の形成と進化のメカニズム解析2021

    • 著者名/発表者名
      河崎洋志
    • 学会等名
      第44回 日本神経科学大会
    • 招待講演
  • [学会発表] Identification of an axonal growth marker in both rodent and primate2021

    • 著者名/発表者名
      Masayasu Okada, Yosuke Kawagoe, Naoko Kaneko, Hiroyuki Yamazaki, Hiroshi Kawasaki, Yukihiko Fujii, Michihiro Igarashi
    • 学会等名
      第44回 日本神経科学大会
  • [学会発表] マウス大脳皮質におけるアクアポリン4の発現は BMPシグナルによって制御されている2021

    • 著者名/発表者名
      森田 一矢、松本 直之、斎藤 健吾、浜辺(堀池) 俊秀、水口 敬司、新明 洋平、河崎 洋志
    • 学会等名
      第44回 日本神経科学大会
  • [学会発表] Phosphorylation of GAP-43 T172 is a molecular marker representing the growing axons in a wide range of mammals including primates2021

    • 著者名/発表者名
      Masayasu Okada, Asami Kawasaki, Naoko Kaneko, Hiroyuki Yamazaki, Yohei Shinmyo, Hiroshi Kawasaki, Yonehiro Kanemura, Kazunobu Sawamoto, Yukihiko Fujii, Michihiro Igarashi
    • 学会等名
      第64回日本神経化学会大会
  • [学会発表] Investigation of molecular mechanisms underlying the expansion and gyrification of the cerebral cortex using ferrets2021

    • 著者名/発表者名
      Hiroshi Kawasaki
    • 学会等名
      International Society for Stem Cell Research/Tokyo 2021 Symposium
    • 国際学会
  • [学会発表] Investigation of molecular mechanisms underlying the expansion and gyrification of the cerebral cortex using ferrets2021

    • 著者名/発表者名
      Hiroshi Kawasaki
    • 学会等名
      50th Annual meeting for the Society for Neuroscience
    • 国際学会
  • [備考] 河崎研究室

    • URL

      http://square.umin.ac.jp/top/kawasaki-lab/

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公開日: 2022-12-28  

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