後脳・脊髄と網膜に存在する新奇GnRH産生細胞群の生理機能

2015 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 25650118
• 研究機関: 甲南大学
• 研究代表者: 日下部 岳広 甲南大学, 理工学部, 教授 (40280862)
• 研究期間 (年度): 2013-04-01 – 2016-03-31
• キーワード: GnRH / メダカ / ホヤ / 中枢神経系 / プラコード / 網膜

研究実績の概要

GnRHを永続的に機能阻害する方法として、近年開発されたCRISPR-Cas9法を用いた遺伝子破壊（ノックアウト）個体の作製を行った。前年度末の時点で、メダカGnRH2遺伝子中のGnRHペプチドをコードする領域を標的としてガイドRNAを設計し、Cas9ヌクレアーゼmRNAとともに、メダカ受精卵に顕微注入法により導入し、GnRH2欠損個体の作製を試みた。前年度末の時点では、F0個体において、高頻度でGnRH2コード配列に欠失変異をもつ個体を得ることができ、さらに、ゲノム編集を施したF0個体を野生型個体とかけあわせて、GnRH2欠損変異をヘテロにもつF1個体の作製に成功した。そこで平成27年度は、GnRH2欠損変異をヘテロ接合でもつ個体どうしのかけあわせによって、変異をホモ接合にもつF2個体を得た。さらに、F2ホモ個体をF2ヘテロ個体とかけあわせ、F3のホモ個体とヘテロ個体を得た。GnRH2欠損個体は、形態的には正常であり、生殖能力においても大きな差異は認められなかった。また性比も大きな偏りはみられなかった。
系統発生学的比較解析によって知見を得ることを目的として、後脳および脊髄における新奇GnRH細胞群をみいだす端緒となったホヤ幼生のGnRH神経系の解析を前年度に引き続き行い、脳の前方背側の将来口になる部位付近に存在するGnRHニューロンが、嗅覚の感覚細胞と類似することを明らかにし、さらにこの細胞が、発生学的に頭部プラコードとよく似た性質をもつことを明らかにした。感覚器をはじめ頭部の重要な構造をつくる頭部プラコードが獲得されたことが、脊椎動物の初期進化において重要であると考えられてきたが、その起源がホヤと脊椎動物の共通祖先にまでさかのぼることを示した。

研究成果

• [国際共同研究] カリフォルニア大学バークレー校(米国)
  • 国名: 米国
  • 外国機関名: カリフォルニア大学バークレー校
• [国際共同研究] パリ第６大学(フランス)
  • 国名: フランス
  • 外国機関名: パリ第６大学
• [雑誌論文] 太古に遡る嗅覚と生殖のつながり ―ホヤを使った研究から― (2016)
  • 著者名/発表者名: 島井光太郎、日下部岳広
  • 雑誌名: AROMA RESEARCH 巻: 17 ページ: 42-44
• [雑誌論文] The pre-vertebrate origins of neurogenic placodes (2015)
  • 著者名/発表者名: Abitua, P. B., Gainous, T. B., Kaczmarczyk, A. N., Winchell, C. J., Hudson, C., Kamata, K., Nakagawa, M., Tsuda, M., Kusakabe, T. G., and Levine, M.
  • 雑誌名: Nature 巻: 524 ページ: 462-465
  • DOI: 10.1038/nature14657
  • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり