2022 Fiscal Year Annual Research Report
Multi-level analyses for exploring evolutionary origin of excitatory neurons
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21H02591
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| Research Institution | Kyoto Prefectural University of Medicine |
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Principal Investigator |
野村 真 京都府立医科大学, 医学(系)研究科(研究院), 准教授 (10323007)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| Keywords | 大脳皮質 / 興奮性神経細胞 / 脳梁 / Satb2 / 羊膜類 / 進化 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
哺乳類大脳皮質の興奮性神経細胞の進化起源を探るため、哺乳類と同じ羊膜類に鳥類の背側外套の神経軸索伸長パターンの解析を行った。特に今年度は、左右の大脳半球を繋ぐ交連線維である脳梁の起源と進化過程に焦点を絞って解析を行った。脳梁が形成されないニワトリ脳のスライスサンプルを作製し、脂溶性色素、あるいは逆行性蛍光色素であるCTB488で軸索標識を行ったところ、ニワトリ大脳背側外套から正中部中隔野に向かって伸張する軸索を標識することができ、これらの軸索の一部は、哺乳類の脳梁を構成する神経細胞と同様にSatb2を発現する神経細胞で構成されていることがわかった。また、東京都医学総合研究所の丸山千秋、隈元拓馬博士らと共同で10xGenomics社のVisium を用いてニワトリ胚大脳の空間的トランスクリプトーム解析を行ったところ、哺乳類の脳梁形成に重要な役割を果たす遺伝子であるDraxinやPlexin の発現を確認することができた。さらに組織化学的解析により、哺乳類の発生過程で脳梁形成に先立って進行する半球融合の過程が、脳梁を持たない爬虫類や鳥類脳でも存在することが明らかとなった。また現在、理化学研究所・清成寛博士と共同してSatb2の機能を破壊した爬虫類脳の解析を行っている。このSatb2ノックアウト爬虫類では頭蓋や四肢などの形成異常が観察され、哺乳類のSatb2変異個体と類似した表現型を持つことが明らかとなっている。今後、この変異爬虫類の神経軸索伸長パターンなどを組織化学的解析により詳細に検討する予定である。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
東京都医学総合研究所との共同研究により、空間的トランスクリプトーム解析が順調に進行しており、興味深い結果が出ている。また当研究室での解析により、神経軸索の伸長に必要な脳実質融合過程の進化という、あらたな視点からの神経回路進化に関する結果を得ることができている。さらに、理化学研究所との共同研究により、これまで国際的にも報告例のない、哺乳類以外の羊膜類でのSatb2の機能破壊爬虫類の作製に成功している。
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| Strategy for Future Research Activity |
鳥類胚を用いてSatb2の機能阻害を行い、軸索伸長パターンの変化を解析する。さらにRNAseq解析によってニワトリ大脳におけるSatb2下流制御遺伝子を明らかにし、哺乳類の遺伝子制御機構との比較を行う。またSatb2ノックアウト爬虫類の大脳形態や神経軸索パターンを解析し、Satb2の機能の種特異的な機能と神経回路との関連性を明らかにする。一連の研究結果を総合的に検証し、論文化にむけた準備を行う。
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