高等哺乳動物を用いた脳神経系形成メカニズムの解明

2015 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 25290013
• 研究機関: 金沢大学
• 研究代表者: 河崎 洋志 金沢大学, 脳・肝インターフェースメディシン研究センター, 教授 (50303904)
• 研究期間 (年度): 2013-04-01 – 2017-03-31
• キーワード: 脳神経科学 / 高等哺乳動物

研究実績の概要

高等哺乳動物に特徴的な脳神経構築の、発生・発達過程における形成メカニズムの解明は、脳神経医学における重要研究課題のひとつである。本研究課題では、フェレットを用いて高等哺乳動物に特徴的な脳神経構築の形成メカニズムの解明を行う。従来、ヒトに近い高等哺乳動物の脳神経系の解析は注目されてきたが、遺伝子操作が困難であったことからその解析は遅れていた。最近我々は子宮内電気穿孔法を応用してフェレットの大脳皮質での遺伝子操作に成功した。そこで本研究では大脳皮質に焦点を絞り、その分化過程を解析している。これまでにフェレット大脳皮質においてFGFシグナルが多小脳回症の発症に重要であることを見いだし、その病態解析を行った。我々の方法を用いてフェレット大脳皮質へFGF8を発現させたところ、多小脳回症が再現できることを見いだした。切片を作成して解析したところ、Pax6陽性およびTbr2陽性神経前駆細胞が著しく増加していることを見いだした。それに一致して分裂している細胞数も増加していた。さらに大脳皮質の各層ごとの厚みを計測したところ、2/3層が優先的に増加しており、これらが多小脳回症の形成に重要であることが示唆された。多小脳回症モデルを用いて、今後には治療法の開発などが進展することが期待される。本研究の成果は、多小脳回症の病態解明に留まらず、高等哺乳動物における脳形成機構の解明という基礎神経科学などへの波及効果も大きい。

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

予定通り順調に進んでいる

今後の研究の推進方策

これまでにFGFシグナルを操作することにより、大脳皮質前駆細胞の増殖異常および脳回形成に異常が見られることが明らかとなった。今後はさらに遺伝子機能解析を進める予定である。

次年度使用額が生じた理由

研究に用いるちょうど良い年齢の動物が入手できなかったために次年度に研究を繰り越した。

次年度使用額の使用計画

当初予定した研究を行う。

研究成果

• [雑誌論文] CRISPR/Cas9-mediated gene knockout in the mouse brain using in utero electroporation (2016)
  • 著者名/発表者名: Shinmyo Y., Tanaka S., Tsunoda S., Hosomichi K., Tajima A. and Kawasaki H.
  • 雑誌名: Scientific Reports 巻: 6 ページ: 20611
  • DOI: 10.1038/srep20611
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Draxin from neocortical neurons controls the guidance of thalamocortical projections into the neocortex (2015)
  • 著者名/発表者名: Shinmyo Y., Riyadh M. A., Ahmed G., Naser I. B., Hossain M., Takebayashi H., Kawasaki H., Ohta K. and Tanaka H.
  • 雑誌名: Nature Communications 巻: 6 ページ: 10232
  • DOI: 10.1038/ncomms10232
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Long-term two-photon calcium imaging of neuronal populations with subcellular resolution in adult non-human primates (2015)
  • 著者名/発表者名: Sadakane O., Masamizu Y., Watakabe A., Terada S., Ohtsuka M., Takaji M., Mizukami H., Ozawa K., Kawasaki H., Matsuzaki M. and Yamamori T.
  • 雑誌名: Cell Reports 巻: 13 ページ: 1989-1999
  • DOI: 10.1016/j.celrep.2015.10.050
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Pathophysiological analyses of cortical malformation using gyrencephalic mammals (2015)
  • 著者名/発表者名: Masuda K., Toda T., Shinmyo Y., Ebisu H., Hoshiba Y., Wakimoto M., Ichikawa Y. and Kawasaki H.
  • 雑誌名: Scientific Reports 巻: 5 ページ: 15370
  • DOI: 10.1038/srep15370
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] In vivo two-photon imaging of dendritic spines in marmoset neocortex (2015)
  • 著者名/発表者名: Sadakane O., Watakabe A., Ohtsuka M., Takaji M., Sasaki T., Kasai M., Isa T., Kato G., Nabekura J., Mizukami H., Ozawa K., Kawasaki H. and Yamamori T.
  • 雑誌名: eNeuro 巻: 2 ページ: e0019-15
  • DOI: 10.1523/ENEURO.0019-15.2015
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Classic cadherins mediate selective intracortical circuit formation in the mouse neocortex (2015)
  • 著者名/発表者名: Wakimoto M., Sehara K., Ebisu H., Hoshiba Y., Tsunoda S., Ichikawa Y. and Kawasaki H.
  • 雑誌名: Cerebral Cortex 巻: 25 ページ: 3535-3546
  • DOI: 10.1093/cercor/bhu197
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [学会発表] フェレットを用いた高等哺乳動物の脳神経系の分子遺伝学的解析 (2015)
  • 著者名/発表者名: 河崎洋志
  • 学会等名: 第4回実験動物科学シンポジウム
  • 発表場所: 岡山理科大学、岡山
  • 年月日: 2015-12-11
  • 招待講演
• [学会発表] The roles of birth and serotonin in neural circuit formation during development (2015)
  • 著者名/発表者名: Kawasaki, H.
  • 学会等名: Center for Functional Connectomics Symposium
  • 発表場所: Korea Institute of Science and Technology, Korea
  • 年月日: 2015-11-16
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Two-photon calcium imaging using genetically-encoded calcium indicator in primate neocortex (2015)
  • 著者名/発表者名: O. SADAKANE, Y. MASAMIZU, A. WATAKABE, S.-I. TERADA, M. OHTSUKA, M. TAKAJI, H. MIZUKAMI, K. OZAWA, H. KAWASAKI, M. MATSUZAKI, T. YAMAMORI
  • 学会等名: Annula Meeting of the Society for Neuroscience 2015
  • 発表場所: McCormick Place, Chicago
  • 年月日: 2015-10-17 – 2015-10-21
  • 国際学会
• [学会発表] マーモセット大脳皮質におけるGCaMPを用いた2光子カルシウムイメージング (2015)
  • 著者名/発表者名: 定金理、正水芳人、渡我部昭哉、寺田晋一郎、大塚正成、高司雅史、水上浩明、小澤敬也、河崎洋志、松崎政紀、山森哲雄
  • 学会等名: 第38回日本神経科学大会
  • 発表場所: 神戸国際会議場、神戸
  • 年月日: 2015-07-28 – 2015-07-31
• [学会発表] Sox11による大脳皮質神経細胞の成熟抑制機構の解析 (2015)
  • 著者名/発表者名: 干場義生、戸田智久、河崎洋志
  • 学会等名: 第38回日本神経科学大会
  • 発表場所: 神戸国際会議場、神戸
  • 年月日: 2015-07-28 – 2015-07-31
• [学会発表] 発生過程の視床パターン形成におけるFoxp2の機能解析 (2015)
  • 著者名/発表者名: 蛭子はるか、岩井玲奈、桃井隆、河崎洋志
  • 学会等名: 第38回日本神経科学大会
  • 発表場所: 神戸国際会議場、神戸
  • 年月日: 2015-07-28 – 2015-07-31
• [学会発表] 高等哺乳動物を用いた視覚系の分子生物学的解析 (2015)
  • 著者名/発表者名: 河崎洋志
  • 学会等名: 第101回富山大学眼科臨床カンファレンス
  • 発表場所: ANAクラウンプラザホテル富山、富山
  • 年月日: 2015-06-18
  • 招待講演
• [備考] 河崎研究室
  • URL: http://square.umin.ac.jp/top/kawasaki-lab/