細胞周期調節蛋白p27ノックアウトマウスにおける大脳皮質発生異常に関する研究

2001 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 13670837
• Research Institution: Keio University
• Principal Investigator: 高橋 孝雄 慶應義塾大学, 医学部, 助教授 (80171495)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 三橋 隆行 慶應義塾大学, 医学部, 助手 (80338110)
• Keywords: 大脳皮質発生 / 細胞周期 / 分化誘導 / マウス / 神経系前駆細胞 / CDK

Research Abstract

神経系前駆細胞の増殖・分化誘導の調節機構を解明し、高次脳機能障害の予防、治療法の確立に貢献するため、細胞分裂と分化誘導の制御蛋白であるp27^<Kip1>の神経細胞産生における役割を検討した。
方法 p27^<Kip1>ノックアウトマウス(p27KO)の大脳皮質発生における分化開始の確率(Q fraction)を測定した。妊娠14日(E14)のマウスにトリチウム標識チミジン([3H]TdR)とブロモデオキシウリジン(BUdR)を2時間の間隔(午前7時、9時)で腹腔内投与、その後、3時間ごとにBUdRの追加腹注を続けた。12.5時間後に安楽死させ、胎仔脳標本を作製した。この条件では増殖を止め分化を開始した神経細胞(Q細胞)が[3H]TdRのみで標識される。遺伝子型の判定は、胎仔マウスの体部からDNAを抽出し、PCR法で行った。BUdRを免疫組織学的に染色、続いてオートラジオグラフィーを行った。6週間後に現像、Q細胞数を計測した。
結果 E14で認められるべき大脳壁の層構造はp27KOでも野生型(WT)と同様に保たれていた。脳室層神経上皮の厚さには有意差はなかったが、分化を開始した神経細胞から構成される層(cortical plateとintermediate zone)の厚さはp27KOで有意に増加していた。Q細胞は、WT、p27KOいずれにおいても二峰性の分布を示し、脳表に近いピークは、p27KOではWTに比して構成細胞数が少なく大脳表層に向かってシフトしていた。
考察 p27KOでは、神経系前駆細胞が分化を開始した直後に、既にWTとは異なる分布パターンを認めた。また、Q細胞の絶対数が減少していることから、E14におけるQ Fractionはp27KOにおいて減少している可能性がある。これは、すでに報告されているp27KO大脳皮質における神経細胞増加パターンと合致する結果である。一方、E14においてp27KOの大脳壁がWTのそれより厚いことから、E14以前の神経細胞産生がp27KOで増加していた、と予想される。E14におけるQ Fractionの減少とは一見矛盾するこの現象は、p27^<Kip1>機能の喪失がE14以前の神経系前駆細胞の分裂回数を増加させる可能性を示唆する。

Research Products

• [Publications] Miyama S: "Continuity with ganglionic eminence modulates interkinetic nuclear migration in the neocortical pseudostratified ventricular epithelium"Exp Neurol. 169. 486-495 (2001)
• [Publications] Mitsuhashi T: "Overexpression of p27Kip1 lengthens G1-phase in a mouse model that targets inducible gene expression to CNS progenitor cells"Proc Natl Acad Sci, USA. 98. 6435-6440 (2001)
• [Publications] Caviness, VS Jr.: "Development of the Neocortex"Eds. A. Goffinet and P. Rakic. Springer Verlag, Berlin.. 107-143 (2001)
• [Publications] Takahashi T: "Handbook of Developmental Cognitive Neuroscience"Eds. Nelson CA, Luciana M. The MIT Press, Cambridge.. 3-22 (2001)
• [Publications] Caviness, VS: "The Newborn Brain - Scientific Basis and Clinical Applications"Eds. Lagercrantz H and Hanson M. Cambridge University Press, Cambridge.. 44-66 (2002)
• [Publications] Takahashi T: "Neural Stem Cells : Methods and Protocols"Eds. Zigova T, Sanberg PR and Sanchez-Ramos. The MIT Press, Cambridge. (In press).
• [Publications] Caviness VS: "Neuronal Migration Disorders"Ed. Barth P. Cambridge University Press, Cambridge. (In press).
• [Publications] Caviness VS: "Neurscience Frontiers Tsukuba"Ed. Ezaki L. Universal Academy Press, Inc, Tokyo. (In press).
• [Publications] Nowakowski R: "Cortical Development, Results and Problems in Cell Differentiation"Ed. Hohmann, Springer-Verlag, Berlin. (In press).