種特異的な「神経幹細胞の増殖期」の時計制御のしくみ

2020 年度 実績報告書

• 研究領域: 脳構築における発生時計と場の連携
• 研究課題/領域番号: 19H04784
• 研究機関: 熊本大学
• 研究代表者: 畠山 淳 熊本大学, 発生医学研究所, 助教 (90404350)
• 研究期間 (年度): 2019-04-01 – 2021-03-31
• キーワード: 脳発生 / 霊長類 / 脳脊髄液 / 内圧 / 神経幹細胞

研究実績の概要

本研究は、脳脊髄液によって生じる力学的刺激が神経幹細胞の増殖期の長さに影響するか検証し、「神経幹細胞の増殖期」の時計制御の機構解明を目的とする。脳脊髄液による内圧が神経上皮に対して陽圧なのかどうか検証するために、神経上皮の切り出しや神経管の開放を行い、神経上皮への影響を調べた。その結果、内圧がかからない状況になると、神経上皮の厚みやapical面の大きさが変わり、神経上皮に陽圧がかかっていることが示された。次に、熊本大学工学部の中島先生との共同研究で特殊デバイスの開発を行い、神経上皮に張力を人為的に加えたところ、神経幹細胞の増殖が促進された。一方、押し合いの力を加えるとそれが抑制された。さらに、ニワトリ胚の神経管を開放系にして内圧をリリースすると、脳発生に異常が生じ、増殖している細胞が顕著に減少し、核内Yapも減少した。次に、脳発生における張力の重要性を検証するために、張力に必須のミオシンIIの活性を阻害して張力が小さくなると、神経幹細胞の増殖が抑制された。そして、力学刺激に反応するYapの核内蓄積を阻害したところ、分化の促進が見られた。以上より、神経管内の陽圧が、神経幹細胞の増殖を促進すること、内圧が下がると分化が促進されることが示唆された。このように、脳発生における神経管の内圧の重要性を明らかにした。

現在までの達成度 (段落)

令和2年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

令和2年度が最終年度であるため、記入しない。

研究成果

• [雑誌論文] Two-Phase Lineage Specification of Telencephalon Progenitors Generated From Mouse Embryonic Stem Cells (2021)
  • 著者名/発表者名: Nasu Makoto、Esumi Shigeyuki、Hatakeyama Jun、Tamamaki Nobuaki、Shimamura Kenji
  • 雑誌名: Frontiers in Cell and Developmental Biology 巻: 9 ページ: 632381
  • DOI: 10.3389/fcell.2021.632381
  • 査読あり
• [雑誌論文] Dysfunction of the proteoglycan Tsukushi causes hydrocephalus through altered neurogenesis in the subventricular zone in mice (2021)
  • 著者名/発表者名: Ito N, Riyadh MA, Ahmad Shah AI, Hattori S, Kanemura Y, Kiyonari H, Abe T, Furuta Y, Shinmyo Y, Kaneko N, Hirota Y, Lupo G, Hatakeyama J, Abdulhaleem MFA, Anam MB, Yamaguchi M, Takeo T, Takebayashi H, Takebayashi M, Oike Y, Nakagata N, Shimamura K, Holtzman MJ, Takahashi Y, Guillemot F, Miyakawa T, Sawamoto K, Ohta K.
  • 雑誌名: Science Translational Medicine 巻: 13 ページ: 7896-7896
  • DOI: 10.1126/scitranslmed.aay7896
  • 査読あり
• [雑誌論文] ヒトの高次機能を支える脳回脳溝の形成機序研究の現状 (2020)
  • 著者名/発表者名: 畠山淳
  • 雑誌名: Medical Science Digest 巻: 46 ページ: 658-661
• [学会発表] Cerebrospinal fluid contributes to cerebral cortex expansion of primates (2020)
  • 著者名/発表者名: Jun Hatakeyama, Haruka Sato, Sanka Yoshimochi, Rika Matsushita and Kenji Shimamura
  • 学会等名: 第４３回日本分子生物学会
  • 招待講演
• [学会発表] Cerebrospinal fluid contributes to a difference in neural progenitor proliferation between mice and primates (2020)
  • 著者名/発表者名: Jun Hatakeyama, Haruka Sato, Sanka Yoshimochi, Rika Matsushita and Kenji Shimamura
  • 学会等名: 第５３回日本発生生物学会