2018 Fiscal Year Annual Research Report
Analysis of CAMP functionality in the development and differentation of neural cells
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17J02608
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
永井 正義 東北大学, 医学系研究科, 特別研究員(DC1)
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| Project Period (FY) |
2017-04-26 – 2020-03-31
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| Keywords | 染色体分配 / 知的障害 / 分裂期 / 神経発生 / 神経分化 / CAMP / CHAMP1 / 脳 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
新規分子として同定されたCAMP(Champ1)はがん細胞株を用いた実験において、染色体分配に必須であることが報告されているが、CAMPホモノックアウトマウスを作製したところ、初期発生に明らかな異常はみられなかった。一方で、生後2日以内に死亡することがこれまでの研究によって明らかになっている。また、CAMPは脳を含むいくつかの組織で高発現しており、重度知的障害患者においてCAMP遺伝子の変異が見られることが申請者らのグループにより明らかにされている。
昨年度の研究によってCAMPは脳全体で発現していることを明らかにしている。そこで、行動学的解析を用いて、CAMPの個体における機能とその作用部位の特定を行った。その結果、CAMPヘテロノックアウトマウスは、長期文脈記憶及び短期記憶の低下が見られ、さらに鬱様行動を呈した。これらの結果よりCAMPは記憶の形成・維持に関わる大脳皮質及び海馬で重要な働きを示すことが考えられた。次に、CAMPは癌細胞の染色体分配において必須な因子であることから、大脳皮質の発生過程において、マウス脳の薄切切片を用いた組織免疫染色を行い、神経幹細胞での分裂期の細胞を染色した。その結果、CAMPノックアウトマウスでは分裂期細胞数の増加がみられた。脳室帯に存在する神経幹細胞は脳室面に対する分裂軸方向の違いにより、神経幹細胞の増殖を行う対称分裂と、神経細胞への分化を促す非対称分裂の2通りの分裂様式をとる。そこで、CAMPノックアウト胎児脳における神経幹細胞の分裂軸を確認したところ、脳室面に対し縦方向に分裂している細胞が増加していた。これらの結果から、CAMPは神経幹細胞の増殖もしくは神経細胞分化に影響を及ぼす可能性が示唆された。本研究の成果は、CAMPの神経発生・分化の異常とその異常を発端とする記憶障害の原因解明につながることが期待される。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
CAMPヘテロノックアウトマウスを用いて、行動テストバッテリーを行った。その結果、T迷路及び恐怖条件付けテスト、Three-chamberテストににおいて、優位な差がみられたことから、CAMPは記憶の形成・維持に関わること可能性が示唆された。そこで、記憶の形成・維持に関わる大脳皮質が形成される胎生期のマウスを2日ごとにサンプリングし、当該年度は免疫染色法にて大脳皮質を観察した。その結果、CAMPノックアウトマウスでは胎生14.5日の大脳皮質の脳室帯において、分裂期細胞数が増加し、さらに分裂軸が、脳室面に対し縦方向の神経幹細胞が増加していた。以上の結果から、CAMPは神経幹細胞の増殖機構に影響を与えることが示唆された。これらの成果から判断して、本研究課題はおおむね順調に進展していると考えられる。
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| Strategy for Future Research Activity |
CAMPは記憶の形成・維持への寄与が想定されたことから、大脳皮質及び海馬において神経幹細胞の発生が盛んに行われる胎児期を対象として組織切片解析を行う。胎生14.5日のCAMPノックアウトマウスにおいて大脳皮質の脳室における分裂期細胞数が増加したことから、BrdUの取り込みと分化マーカーの共染色を行い、増殖細胞数および、分裂細胞の分化運命を確認する。さらに、神経細胞へ分化した細胞が正しく層構造を形成するのかを免疫染色法にて確認する。
知的障害は様々な遺伝子の発現変動により生じることから、RNA-seq解析も大脳皮質及び海馬を対象として行い、CAMPの神経発生・分化関わる経路を同定する。本実験により、CAMPが寄与する知的障害の発症機序を明らかにし、CAMPの異常を発端とする神経疾患発症の分子基盤の解明を進める。
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