神経幹細胞の分裂パターンと細胞形態変化の統合的理解

综合理解神经干细胞分裂模式和细胞形态变化

• 批准号: 21K06207
• 负责人: 藤田 生水
• 金额: $ 2.75万
• 依托单位: Institute of Physical and Chemical Research
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-04-01 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21K06207/
• 关键词: 神経幹細胞; Radial glia; 大脳新皮質; 神経発生; OSVZ; 接着結合; 放射状グリア; 脳発生; 細胞分裂; 細胞系譜

本研究では，哺乳類の大脳皮質発生において，細胞の集団的振舞いと細胞形態変化を統合的に理解することを目的とする。神経幹細胞が発生時期に応じて上皮構造の再生能を変化させることで組織の基本構造たる幹細胞の配置を転換させる現象に注目する。そのために，生組織イメージングや免疫組織化学実験等によって得られる幹細胞・前駆細胞の分裂，形態変化と移動，分化に関する定量値をもとに，細胞集団の動的な変化を再現する数理モデルを構築し，生体モデルとの比較・検証実験を行うことにより，細胞分裂パターンと細胞形態変化が共役的に大脳皮質を構築する過程を明らかにすることを目指す。これまで，頂端面における細胞間接着のダイナミクスの定量化を目的とした，効率的な細胞セグメンテーションと細胞系譜トラッキングを可能とするプラットフォームを共同研究により構築した。また，大脳皮質の深部にまでわたる神経幹細胞の形態ダイナミクスを追跡するため，多光子顕微鏡観察に適した蛍光タンパク質を用いて細胞膜や細胞質を多様に標識するシステムを構築した。今年度は，昨年度に構築した解析プラットフォームを用いて，神経産生期（E13.5）における頂端面の神経幹細胞ダイナミクスを解析した。観察した一定時間・一定区画に存在する全細胞の頂端面の形態や細胞同士の隣接と系譜についての定量的データを取得した。得られた時間発展ネットワークを共同研究により解析し，神経幹細胞のふるまいが近傍の細胞の分裂や分化に及ぼす影響について解析した。今後は，細胞のふるまいと分裂モードや細胞系譜との関係についてさらに解析を進める。また，細胞系譜と細胞動態を統合したモデルを構築し，in vivoの細胞の振る舞いと比較することで，モデルの妥当性を評価する。

本研究的目的是全面了解哺乳动物大脑皮层发育过程中细胞的集体行为和细胞形态的变化。我们将重点关注神经干细胞根据其发育阶段改变其再生上皮结构的能力，从而改变干细胞（组织的基本结构）的排列的现象。为此，我们构建了一个数学模型，通过进行活体组织成像和免疫组织化学实验获得的干细胞和祖细胞的分裂、形态变化、迁移和分化的定量值来再现细胞群的动态变化。通过与生物模型的比较和验证实验，我们旨在阐明通过细胞分裂模式和细胞形态变化相结合构建大脑皮层的过程。通过联合研究，我们构建了一个能够实现高效细胞分割和细胞谱系追踪的平台，旨在量化顶端表面细胞间粘附的动态。此外，为了追踪大脑皮层深处神经干细胞的形态动态，我们构建了一个系统，使用适合多光子显微镜的荧光蛋白对细胞膜和细胞质进行各种标记。今年，我们利用去年建立的分析平台分析了神经产生期（E13.5）顶面的神经干细胞动态。获得一定时间内在某一切片中观察到的所有细胞顶面的形态以及细胞的邻接关系和谱系的定量数据。通过联合研究分析了由此产生的时间演化网络，并分析了神经干细胞的行为对邻近细胞分裂和分化的影响。未来我们将进一步分析细胞行为、分裂模式和细胞谱系之间的关系。此外，我们将构建一个整合细胞谱系和细胞动力学的模型，并通过与体内细胞行为进行比较来评估模型的有效性。

项目成果

Regeneration ability of the epithelial structure in neural stem cells alters mammalian cortical architecture

神经干细胞上皮结构的再生能力改变哺乳动物皮质结构

• 发表时间: 2021
• 作者: I Fujita;A Shitamukai;F Kusumoto;S Mase;T Suetsugu;A Omori;K Kato;T Abe;G Shioi;DKonno;FMatsuzaki
• 通讯作者: FMatsuzaki

Modeling microcephaly in mice: Induction of outer radial glia potentiates microcephaly phenotype in the Aspm mutant

小鼠小头畸形模型：外放射状胶质细胞的诱导增强了 Aspm 突变体的小头畸形表型

• 发表时间: 2021
• 作者: I Fujita;T Suetsugu;C Kishida;A Omori;Q Wu;Y Tsunekawa;D Konno;A Fujimori;F Matsuza
• 通讯作者: F Matsuza