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。

原神经基因Mash1激活细胞周期并促进细胞增殖，也终止细胞周期并促进神经元分化，但关于同一因子发挥矛盾功能的分子机制仍有很多未知之处。目前，我们实验室已经应用光遗传学技术建立了一个可以通过光刺激自由控制基因振荡表达的系统。这是一种通过施加外部光刺激来控制靶基因启动子活性的ON/OFF的新方法。当这种技术被用来诱导培养的神经干细胞和脑切片样本中Mash1基因的振荡表达时，神经干细胞增殖，当诱导持续表达时，神经分化得到增强。上述实验表明，Mash1 的功能根据表达动态（无论是振荡还是非振荡）而有所不同。目前，我们正在使用用于可视化 Mash1 表达的报告小鼠，基于我们独特的实时成像技术分析胎儿和成人大脑切片培养物中 Mash1 蛋白的表达动态。此外，我们计划使用Fucci小鼠（一种基因工程小鼠，可以用荧光蛋白标记神经干细胞的特定周期）来分析胎儿和成人大脑中神经干细胞表达的基因的差异，重点关注G1期。我们将特别重点分析 Mash1 的靶基因。根据这些分析获得的结果，我们最终将分析使用光遗传学技术在休眠的成体大脑神经干细胞中人为诱导振荡表达时是否会发生变化。基于这些研究，我们旨在阐明神经干细胞控制机制的基本原理，重点关注基因表达的动态变化，并将其应用于再生医学。