研究課題
高次機能を担う大脳新皮質は、神経幹細胞が分裂を繰り返しながら多様なニューロンを生み出すことで、最終的に６層の構造を形成する。しかしながら限られた数の幹細胞から多様なニューロンが産生される機構については不明な点が多い。本研究では、神経細胞の分化の過程において作動する遺伝子プログラムに焦点をあて、大脳皮質ニューロンの運命決定と層特異的分化を制御する機構を明らかにすることで、大脳皮質の形成原理を理解することを目的としている。当該年度は、前年度の研究において同定された、転写因子プログラムの下流遺伝子の中で層特異的な発現を示す分子群について機能解析を行った。特にこれらの遺伝子の中で細胞膜表面に局在する受容体分子に着目して、子宮内電気穿孔法を用いて発生期大脳皮質の神経幹細胞に遺伝子導入を行い、大脳皮質ニューロンの分化における機能について検討した。この結果、大脳皮質の層形成異常および神経細胞の樹状突起形態の変化という表現型が見出された。次にこれら分子についてCre/loxp組み換えシステムを用い、発生の異なる時期での遺伝子の発現抑制を試みた。すると、神経細胞分化の早い段階での遺伝子発現抑制では神経細胞の移動遅延が確認された一方で、移動を停止したニューロンでの遺伝子発現抑制においては、主として樹状突起の形態変化が確認された。これらの結果、大脳皮質ニューロンの分化過程が分化初期の細胞移動期、さらに移動停止後の樹状突起形態形成期という、各々のステップにおいて異なる分子との相互作用により制御されている可能性が示された。
2: おおむね順調に進展している
当該年度は、前年度に同定した転写因子プログラムの下流で大脳皮質層特異的発現を示す分子について、機能欠失および遺伝子導入実験を行い、これらの研究により大脳皮質ニューロン分化を制御する新たな分子機構が明らかになり、研究は予定通り進んでいると言える。
前年度までの解析により、転写因子ネットワークの下流で層特異的に大脳皮質ニューロンの分化決定を制御する候補分子が同定された。最終年度はこれら分子の機能欠失実験と下流分子の強制発現による機能救済実験により、樹状突起パターン形成とニューロンの配置を決定する分子カスケードを子宮内電気穿孔法および脳スライス培養を用いて評価する。これらの研究により、大脳皮質層ニューロンの分化決定を担う機構を分子レベルで明らかにする。
当該年度の研究の進展により、最終年度においてもコンストラクト作製、遺伝子導入実験のための試薬購入が当初の計画以上に見込まれているため。機能欠失および機能救済実験のためのコンストラクト作製、抗体試薬購入費用に使用する予定である。
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Journal of Neuroscience
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Cerebral Cortex
巻: 23 ページ: 1495-508
10.1093/cercor/bhs141
