遅生まれ皮質神経細胞が脳梁への軸索を確立するための分子機構の解明

2014 年度 実施状況報告書

• 研究課題/領域番号: 25430046
• 研究機関: 愛知県心身障害者コロニー発達障害研究所
• 研究代表者: 田畑 秀典 愛知県心身障害者コロニー発達障害研究所, 神経制御学部, 室長 (80301761)
• 研究期間 (年度): 2013-04-01 – 2017-03-31
• キーワード: 神経細胞移動 / 神経回路 / 神経発生 / 大脳皮質

研究実績の概要

哺乳類大脳皮質神経細胞は脳室帯(VZ)あるいは脳室下帯(SVZ)で誕生し、脳表面側へと移動する。VZに直接由来する集団は多極性形態をとりながらSVZ下部に約24時間留まり、その後、双極性細胞へと変化して皮質板(CP)へと侵入することを観察した。多極性細胞が留まるSVZ下部を多極性細胞蓄積帯(MAZ)と呼ぶ。一方、VZ離脱後もさらに分裂する集団はMAZに特異的に留まることなく中間帯(IZ)に広く分布する。前者の集団をSEP (slowly exiting popula tion)、後者をREP (rapidly exiting population)と呼ぶ。SEPはMAZから移動を再開する時期に軸索を内側へと伸ばし、中間帯下部に脳梁の線維束を作る。このことから、研究計画当初はSEPとREP はそれぞれ異なる線維連絡を持つ神経細胞へと分化する可能性を想定し、実験計画を立てた。初年度はSEPとREPをある程度区別してラベルする方法を開発し、その線維連絡を特に脳梁線維と連合線維との違いに注目して観察した。しかし系譜解析の困難さから、両者が異なった線維連絡を形成することを示唆する観察は得られなかった。そこで昨年度は(1)REPとSEPの標識方法を工夫し、発生が進行しても、その細胞系譜を追跡できる系を開発すること、(2)まずは脳梁線維と連合繊維（同側の領野間を結ぶ）の形成過程の違いを明らかにし、その後にSEPとREPの両者への貢献度が違うのかを検証することの２つの面から研究の推進を試みた。in utero electroporationにより様々な領野へのラベリングを行い、その軸索束の走行を観察したところ、ある条件下で前頭前野へ投射する神経細胞の集団をラベルできることを確認した。

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

左右の大脳半球を結ぶ脳梁線維と同側の領野間を結ぶ脳梁線維を区別して観察することは出来ており、特に前頭前野への軸索投射を可視化できるようになったことで、研究課題の遂行への道が開けた。

今後の研究の推進方策

前頭前野への軸索がどのように発生するのか、脳梁形成過程とはどのように異なるのかを詳細に観察する。その観察結果を踏まえて、SEPが脳梁線維、REPが前頭前野への投射を含めた連合線維を形成する可能性について検討する。

次年度使用額が生じた理由

昨年度に行う予定であった脳梁線維、連合繊維形成に関わる分子機構の探索は、REPとSEPを区別してラベルし、これらの神経細胞の発生運命を解析することが出来なかったため、次年度に行うこととなった。

次年度使用額の使用計画

REPとSEPの発生運命の解析は困難が伴うが、in utero electroporation (IUE)により前頭前野への投射を含めた連合線維のラベルが可能になった。次年度はさらにIUEを繰り返し、この投射がどのような機序で発生するのかを記載する。このため、多くの妊娠マウスを購入する。また脳梁線維の形成との違いがどのようにして生じるのかを物質的に明らかにするため、候補分子のノックダウンや強制発現実験を行う。このため、分子生物学用のキット類や特異抗体を購入する必要があり、多くの資金が必要となる。

研究成果

• [雑誌論文] Morphological characterization of mammalian Timeless in the mouse brain development. (2015)
  • 著者名/発表者名: Yutaka Inaguma, Hidenori Ito, Akira Hara, Ikuko Iwamoto, Ayumi Matsumoto, Takanori Yamagata, Hidenori Tabata, and Koh-ichi Nagata
  • 雑誌名: Neurosci. Res. 巻: 92 ページ: 21-28
  • DOI: 10.1016/j.neures.2014.10.017
  • 査読あり
• [雑誌論文] Role of an adaptor protein Lin-7B in brain development: possible involvement in autism spectrum disorders. (2015)
  • 著者名/発表者名: Makoto Mizuno, Ayumi Matsumoto, Nanako Hamada, Hidenori Ito, Akihiko Miyauchi, Eriko F Jimbo, Mariko Y Momoi, Hidenori Tabata, Takanori Yamagata, and Koh-ichi Nagata
  • 雑誌名: J. Neurochem. 巻: 132(1) ページ: 61-69
  • DOI: 10.1111/jnc.12943
  • 査読あり
• [雑誌論文] Diverse subtypes of astrocytes and their development during corticogenesis. (2015)
  • 著者名/発表者名: Hidenori Tabata
  • 雑誌名: Front. Neurosci. 巻: 9 ページ: 114
  • DOI: 10.3389/fnins.2015.00114
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Time-lapse imaging of cell cycle dynamics during development in living cardiomyocyte. (2014)
  • 著者名/発表者名: Hisayuki Hashimoto, Shinsuke Yuasa, Hidenori Tabata, Shugo Tohyama, Nozomi Hayashiji, Fumiyuki Hattori, Naoto Muraoka, Toru Egashira, Shinichiro Okata, Kojiro Yae, Tomohisa Seki, Takahiko Nishiyama, Kazunori Nakajima, Asako Sakaue-Sawano, Atsushi Miyawaki, and Keiichi Fukuda
  • 雑誌名: J. Mol. Cell. Cardiol. 巻: 72 ページ: 241-249
  • DOI: 10.1016/j.yjmcc.2014.03.020
  • 査読あり
• [雑誌論文] Roles of Rho small GTPases in the tangentially migrating neurons. (2014)
  • 著者名/発表者名: Hidenori Ito, Rika Morishita, Hidenori Tabata, and Koh-ichi Nagata
  • 雑誌名: Histol. Histopathol. 巻: 29(7) ページ: 871-879
  • 査読あり
• [学会発表] The unique migratory properties of glial progenitors derived from the cortical ventricular zone（皮質脳室帯由来グリア前駆細胞がとる特徴的な移動様式） (2014)
  • 著者名/発表者名: Hidenori Tabata, Megumi Sasaki, Hirohide Takebayashi, Masatsugu Ema, Kazuhiro Ikenaka, Koh-ichi Nagata, Kazunori Nakajima
  • 学会等名: 第37回日本神経科学大会
  • 発表場所: パシフィコ横浜、横浜
  • 年月日: 2014-09-11 – 2014-09-13
• [学会発表] The migration of glial progenitors derived from the cortical ventricular zone (2014)
  • 著者名/発表者名: Hidenori Tabata, Megumi Sasaki, Hirohide Takebayashi, Masatsugu Ema, Kazuhiro Ikenaka, Koh-ichi Nagata, Kazunori Nakajima
  • 学会等名: Cortical Development Conference 2014
  • 発表場所: Crete, Greece
  • 年月日: 2014-05-22 – 2014-05-25