2013 Fiscal Year Annual Research Report
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24240049
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
影山 龍一郎 京都大学, ウイルス研究所, 教授 (80224369)
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| Project Period (FY) |
2012-04-01 – 2015-03-31
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| Keywords | 神経幹細胞 / 発現振動 / 神経分化決定因子 / Ascl1 / Hes1 / タイムラプスイメージング / ニューロン分化 / 光遺伝学 |
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| Research Abstract |
神経幹細胞は、ニューロン、アストロサイト、オリゴデンドロサイトを生み出す多分化能を持つ。bHLH型転写因子Ascl1はニューロン分化決定因子として働くが、細胞周期の制御に関わる遺伝子群の発現を活性化して神経幹細胞の増殖を促進する。しかし、Ascl1がこの相反する機能をどのように制御しているのかはよくわかっていない。本研究では、ルシフェラーゼとbHLH型転写因子の融合蛋白質を発現する遺伝子改変マウスを作製し、bHLH型転写因子の発現動態を解析した。その結果、神経幹細胞においてHes1依存性にAscl1蛋白質は2～3時間周期で発現が増減（発現振動）していることが明らかになった。一方、ニューロン分化の際にはAscl1は持続発現していた。したがって、Ascl1は発現振動すると神経幹細胞の増殖を活性化し、持続発現するとニューロン分化を誘導すると考えられた。そこで、光応答性の転写因子であるhGAVPOを用いて、青色光照射依存的にAscl1の発現動態を人工的にコントロールできる実験系を開発した。3時間ごとに青色光を照射することでAscl1の発現振動を、30分ごとに青色光を照射することでAscl1の持続発現を神経幹細胞に誘導できた。神経幹細胞に青色光照射を行い、3時間周期のAscl1の発現振動を誘導したところ、神経幹細胞の増殖(自己複製)が促進された。一方、Ascl1の持続発現を誘導したところ、ニューロン分化が誘導された。すなわち、Ascl1は発現動態の違いで相反する作用を示すことが明らかになり、青色光の照射パターンを変えるだけで、神経幹細胞の増殖やニューロン分化を自在にコントロールすることが可能になった。
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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
光応答性の転写因子であるhGAVPOを用いて、青色光照射依存的にAscl1の発現動態を人工的にコントロールできる実験系を開発した。この技術は脳内の神経幹細胞の制御にも応用でき、今後の再生医療への実用化が期待される。これらの成果は、Science誌にResearch Articleとして発表し、神経科学分野の研究の発展に大きな貢献をした。
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| Strategy for Future Research Activity |
成体脳にも神経幹細胞は存在するが、胎児の神経幹細胞に比べて増殖能や分化能が異なる。今後、成体脳におけるAscl1やHes1の発現動態をタイムラプスイメージング系で解析する。もし、発現動態が成体脳と胎児脳で異なれば、光遺伝学的方法を用いて成体脳神経幹細胞における発現動態を胎児型に変え、胎児神経幹細胞のような性質を獲得するかどうかを解析する。
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[Journal Article] Continuous postnatal neurogenesis contributes to the formation and maintenance of the functional olfactory bulb neural circuit2014
Author(s)
Sakamoto, M., Ieki, N., Miyoshi, G., Mochimaru, D., Hirano, K., Miyachi, H., Imura, T., Yamaguchi, M., Fishell, G., Mori, K., Kageyama, R., and Imayoshi, I.
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Journal Title
Journal of Neuroscience
Volume: 34
Pages: in press
Peer Reviewed
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[Journal Article] Cadherin-based adhesions in the apical endfoot are required for active Notch signaling to control neurogenesis in vertebrates2014
Author(s)
Hatakeyama, J., Wakamatsu, Y., Nagafuchi, A., Kageyama, R., Shigemoto, R., and Shimamura, K.
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Journal Title
Development
Volume: 141
Pages: 1671-1682
DOI
Peer Reviewed
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[Journal Article] Oscillatory control of factors determining multipotency and fate in mouse neural progenitors2013
Author(s)
Imayoshi, I., Isomura, A., Harima, Y., Kawaguchi, K., Kori, H., Miyachi, H., Fujiwara, T.K., Ishidate, F., and Kageyama, R.
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Journal Title
Science
Volume: 342
Pages: 1203-1208
DOI
Peer Reviewed
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[Journal Article] Hedgehog signaling regulates prosensory cell properties during the basal-to-apical wave of hair cell differentiation in the mammalian cochlea2013
Author(s)
Tateya, T., Imayoshi, I., Tateya, I., Hamaguchi, K., Torii, H., Ito, J., and Kageyama, R.
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Journal Title
Development
Volume: 140
Pages: 3848-3857
DOI
Peer Reviewed
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