Multi-level analyses for exploring evolutionary origin of excitatory neurons

探索兴奋性神经元进化起源的多层次分析

基本信息

批准号：
21H02591
负责人：
野村真
金额：
$ 9.73万
依托单位：
Kyoto Prefectural University of Medicine
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
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

项目摘要

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。

为了探索哺乳动物大脑皮层兴奋性神经元的进化起源，我们分析了鸟类背外套膜的轴突生长模式，这与哺乳动物羊膜动物相似。特别是今年，我们重点分析了胼胝体的起源和进化过程，胼胝体是连接左右大脑半球的连合纤维。制备未形成胼胝体的鸡脑切片样本，用脂溶性染料或逆行荧光染料CTB488标记轴突时，发现轴突从鸡脑的背侧大脑皮层向正中延伸我们能够标记这些轴突的轴突，并发现其中一些轴突由表达 Satb2 的神经元组成，类似于构成哺乳动物胼胝体的神经元。此外，我们与东京都医学科学研究所的 Chiaki Maruyama 和 Takuma Kumamoto 博士合作，使用 10xGenomics 的 Visium 对鸡胚大脑进行了空间转录组分析，发现它在形成我们能够确认 Draxin 和 Plexin 的表达，这些基因在哺乳动物胼胝体中发挥作用。此外，组织化学分析表明，哺乳动物发育过程中胼胝体形成之前发生的半球融合过程也存在于没有胼胝体的爬行动物和鸟类的大脑中。此外，他目前正在与 RIKEN 的 Hiroshi Kiyonari 博士合作，分析 Satb2 功能被破坏的爬行动物的大脑。在这只 Satb2 敲除爬行动物中，观察到头骨和四肢畸形，这表明它具有与哺乳动物 Satb2 突变体相似的表型。未来，我们计划通过组织化学分析详细研究这种突变爬行动物的神经元轴突生长模式。