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

2016 年度 実績報告書

• 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 / 神経回路形成 / 神経発生 / 大脳皮質 / 神経幹細胞

研究実績の概要

哺乳類大脳皮質神経細胞は脳室帯(VZ)に直接由来するものと、脳室下帯(SVZ)での二次的な分裂を経て産生されるものがある。我々はマウスの皮質形成後期においては、VZに直接由来する神経細胞は、VZ内での最終分裂の後、約10時間VZ内に留まり、その後、VZの直上、SVZの下部に集積し、多極性細胞となって、さらに約24時間停留することを観察した。一方、SVZでさらに分裂する集団は、早期VZを離脱し、SVZ/中間帯(IZ)内に広く分散して分裂する。両者はVZを離脱するタイミングが異なることから、前者の集団をSEP (slowly exiting population)、後者をREP (rapidly exiting population)と呼ぶ。SEPはSVZ下部から移動を再開する時期に軸索を内側へと伸ばし、脳梁の線維束を作る。一方、REP に相当する細胞はヒトを含めた霊長類で著しく増加し、これらは大脳皮質の特に浅層の神経細胞を産生することが他の研究グループにより示されている。本研究ではSEPとREPが異なる線維連絡を形成する可能性について検討を行った。SEPとREPの産生比を決定する分子のスクリーニングにより、重要な候補を得た。その分子の子宮内電気穿孔法による強制発現ではREP産生が増強した。また霊長類においてはこの分子の発現が強く、特にSVZにおける持続した発現が顕著であった。マウス、およびヒトゲノムから、この分子の転写調節領域を単離し、マウス胎仔脳内での転写活性を測定した結果、ヒトの配列はマウスよりもその活性が増強していることが確認された。これらの結果は、ヒトが進化過程で大きな脳を持つことに至った分子機構の一端を明らかにしたことに留まらず、小頭症等の発症機序を明らかにする上での重要な知見を提供する。

研究成果

• [雑誌論文] Role of a circadian-relevant gene NR1D1 in brain development: possible involvement in the pathophysiology of autism spectrum disorders. (2017)
  • 著者名/発表者名: Goto, M., Mizuno, M., Matsumoto, A., Yang, Z., Jimbo, E.F., Tabata, H., Yamagata, T., Nagata, K.-I.
  • 雑誌名: Sci Rep. 巻: 7 ページ: 43945
  • DOI: 10.1038/srep43945
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Prdm16 is crucial for progression of the multipolar phase during neural differentiation of the developing neocortex. (2017)
  • 著者名/発表者名: Inoue M, Iwai R, Tabata H, Konno D, Komabayashi-Suzuki M, Watanabe C, Iwanari H, Mochizuki Y, Hamakubo T, Matsuzaki F, Nagata K-I, Mizutani K-I
  • 雑誌名: Development 巻: 144 ページ: 385-399
  • DOI: 10.1242/dev.136382
  • 査読あり
• [雑誌論文] Role of a heterotrimeric G-protein, Gi2, in the corticogenesis: possible involvement in periventricular nodular heterotopia and intellectual disability. (2016)
  • 著者名/発表者名: Hamada, N., Negishi, Y., Mizuno, M., Miya, F., Hattori, A., Okamoto, N., Kato, M., Tsunoda, T., Yamasaki, M., Kanemura, Y., Kosaki, K., Tabata, H., Saitoh, S., Nagata, K.-I.
  • 雑誌名: J. Neurochem. 巻: 140 ページ: 82-95
  • DOI: 10.1111/jnc.13878
  • 査読あり
• [雑誌論文] Essential role of the nuclear isoform of RBFOX1, a candidate gene for autism spectrum disorders, in the brain development. (2016)
  • 著者名/発表者名: Hamada N, Ito H, Nishijo T, Iwamoto I, Morishita R, Tabata H, Momiyama T, Nagata K-I
  • 雑誌名: Sci Rep 巻: 6 ページ: 30805
  • DOI: 10.1038/srep30805
  • 査読あり / オープンアクセス
• [学会発表] 大脳皮質発生過程における２次的神経細胞産生部位としての脳室下帯の成り立ちと脳進化との関連 (2016)
  • 著者名/発表者名: 田畑秀典
  • 学会等名: 日本分子生物学会年会
  • 発表場所: 横浜
  • 年月日: 2016-12-01
  • 招待講演
• [学会発表] Erratic migration: a unique migratory behavior of astrocyte progenitors. (2016)
  • 著者名/発表者名: Tabata H, Sasaki M, Inaguma Y, Ito H, Takebayashi H, Ema M, Ikenaka K, Nagata K, Nakajima K
  • 学会等名: Neuroscience 2016
  • 発表場所: San Diego, USA
  • 年月日: 2016-11-14
  • 国際学会