脳分節形成および軸索誘導におけるPax-6遺伝子の役割

Pax-6基因在大脑分割和轴突引导中的作用

基本信息

批准号：
10156242
负责人：
大隅典子
金额：
$ 1.22万
依托单位：
National Center of Neurology and Psychiatry
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas (A)
财政年份：
1998
资助国家：
日本
起止时间：
1998 至无数据
项目状态：
已结题

项目摘要

高次脳機能の発現のためには、まず胎生期においてさまざまな性質を有する多数のニューロンが生み出され、正確に細胞体が配置され、軸索がそれぞれ特異的な領域へ投射することにより統合された回路を形成する必要があるが、このような初期のニューロンの配置と回路形成は、脳の分節的構築を基盤としていることが明らかになりつつある。脳の分節的構造は単に形態的な単位であるばかりでなく、多数の形態形成遺伝子やシグナル分子の発現領域にも一致することが報告されている。ショウジョウバエの形態形成遺伝子であるpairedのホモログの一つとして同定されたPax-6遺伝子は転写因子をコードし、発生中の前脳や菱脳・脊髄で領域特異的に発現する。本研究では実験発生学的手法と分子形態学的手法を駆使することにより、脳分節形成の細胞系譜的解析および脳のパターニングにおけるPax-6の役割について解析することを目的としている。今年度は、まずPax-6陽性領域である前脳コンパートメントの成立とその運命地図の作成について詳細な解析を行った。Pax-6遺伝子は噛乳類胚数体節期には前脳の神経上皮で発現が見られるが、これに接する中脳では発現していない。前脳が発生段階のどの時期から中脳とは分かれたコンパートメントを形成するようになるのかを明らかにするために、胎齢8日(E8)培養マウス胚の前脳・中脳部神経上皮細胞を蛍光色素で標識し、その系譜を約24時間追跡したところ、5体節期以降に前脳・中脳における細胞移動の制限が生じていることが明らかになった。そこで前脳コンパートメントが成立する5体節期以降に同様の標識を行い、その系譜を約48時間追跡することによって、哺乳類で初めて詳細な前脳の予定運命地図を描くことができた。さらに昨年度確立した電気穿孔法による培養噛乳類胚への遺伝子導入系を用いて、菱脳部運動ニューロン分化の分子カスケードについて解析した。

为了表达更高级的大脑功能，首先，在胚胎时期，产生了大量具有各种特性的神经元，它们的细胞体被精确地排列，它们的轴突通过投射到特定区域而被整合。神经元的初始排列和回路形成是基于大脑的节段结构。据报道，大脑的节段结构不仅是一个形态单位，还对应着许多形态发生基因和信号分子的表达区域。 Pax-6 基因被鉴定为果蝇形态发生基因配对的同源物，编码转录因子，并在发育中的前脑、菱形脑和脊髓中区域特异性表达。在本研究中，我们旨在充分利用实验胚胎学和分子形态学方法来分析大脑分割的细胞谱系以及Pax-6在大脑模式形成中的作用。今年，我们首先对前脑室（Pax-6阳性区域）的形成进行了详细分析，并创建了其命运图谱。 Pax-6基因在哺乳动物胚胎的几节阶段在前脑的神经上皮中表达，但在邻近的中脑中不表达。为了弄清楚前脑在发育的哪个阶段开始与中脑形成独立的区室，我们通过用荧光染料标记它们并追踪它们，在培养的 8 天小鼠胚胎 (E8) 的前脑和中脑中培养了神经上皮细胞。谱系约24小时后，我们发现前脑和中脑的细胞迁移在5体节阶段后受到限制。因此，通过在前脑室建立的5体节阶段之后进行类似的标记，并追踪其谱系约48小时，我们能够首次绘制出哺乳动物前脑计划命运的详细图谱。此外，我们使用基于电穿孔的基因转移系统分析了菱脑运动神经元分化的分子级联到去年建立的培养乳突胚胎中。