神経発生過程における遺伝子発現動態の解明と神経分化の誘導

阐明神经发生和神经元分化诱导过程中的基因表达动态

基本信息

批准号：
25890010
负责人：
播磨有希子
金额：
$ 1.75万
依托单位：
Kyoto University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Research Activity Start-up
财政年份：
2013
资助国家：
日本
起止时间：
2013-08-30 至 2015-03-31
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-25890010/
关键词：
神経発生

项目摘要

プロニューラル遺伝子Mash1は、細胞周期を活性化して細胞増殖を亢進させるとともに、細胞周期を止めてニューロン分化を促進するが、このような同一因子が相反する機能を発揮する分子機構に関して未だ不明の点が多い。現在、我々の研究室ではオプトジェネティクス（光遺伝学）の技術を応用して遺伝子の振動発現を光刺激により自在にコントロールする系を樹立した。これは外部から光刺激を与えることによって目的遺伝子のプロモーター活性のON/OFFをコントロールするという新規の方法である。この技術を用いて培養神経幹細胞や脳スライスサンプルにMash1遺伝子の振動発現を誘導させたところ神経幹細胞が増殖し、持続発現を誘導させたところ神経分化が亢進した。以上の実験から、Mash1の発現が振動するか、非振動状態になるかという発現動態の違いでその機能も異なることが明らかになった。現在は、Mash1の発現を可視化するために作製したレポーターマウスを用い、胎児脳や成体脳のスライス培養におけるMash1タンパク質の発現動態解析を独自のリアルタイムイメージング技術に基づき行っている。さらに、神経幹細胞の特定の周期を蛍光タンパク質で標識できる遺伝子改変マウス、Fucciマウスを用いて胎児脳と成体脳の神経幹細胞の発現遺伝子の違いをG1期に注目して解析する予定である。特に、Mash1の標的遺伝子に着目して解析を行う。これらの解析により得られた結果を基にして、最終的にはオプトジェネティクス技術を用いて休眠状態の成体脳神経幹細胞に、振動発現を人為的に誘導したときに変化が起こるかどうかを解析する。これらの研究を基に、遺伝子発現のダイナミックな変動に着目した神経幹細胞の制御機構の基盤原理の解明と再生医療への応用を目指す。

胸腔基因MASH1激活细胞周期以增强细胞增殖，并阻止细胞周期以促进神经元分化，但是关于相同因子具有相对功能的分子机制，仍然存在许多未知数。目前，我们的实验室已经建立了一个系统，该系统通过应用光遗传学技术通过光刺激来自由控制基因的振动表达。这是一种通过发挥外部光刺激来控制感兴趣基因的启动子活性的新方法。使用该技术，在培养的神经干细胞和脑切片样品中诱导MASH1基因的振荡表达，从而导致神经干细胞的增殖，并诱导持续的表达以增强神经分化。上面的实验表明，Mash1的功能也不同于它是振动还是未振动的表达动力学。当前，我们正在使用准备可视化MASH1表达的记者小鼠，并使用独特的实时成像技术在胎儿和成人大脑的切片培养物中分析MASH1蛋白的表达动力学。此外，我们计划使用Fucci小鼠（一种转基因的小鼠，可以用荧光蛋白标记神经干细胞的特定循环，重点是G1期。特别是，分析的重点是MASH1的靶基因。根据从这些分析中获得的结果，光遗传学技术将用于分析当在休眠的成年颅神经干细胞中人为诱导振荡表达时是否发生变化。基于这些研究，我们旨在阐明神经干细胞调节机制的基本原理，重点关注基因表达的动态波动，并将其应用于再生医学。