マウス大脳皮質発生におけるNotch-Delta経路の機能解析

Notch-Delta通路在小鼠大脑皮层发育中的功能分析

• 批准号: 06J11680
• 负责人: 川口 大地
• 金额: $ 1.79万
• 依托单位: The University of Tokyo
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2006
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2006 至 2008
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-06J11680/
• 关键词: Notch; Dll1; Neural precursor cell; Neuronal differentiation; 神経系前駆細胞; ニューロン分化; Delta-like1; 側方抑制; 大脳発生; 非対称分裂; 幹細胞; Delta-like 1

脊椎動物の大脳発生におけるニューロン産生期には、すべての未分化な神経系前駆細胞が一斉にニューロンに分化するのではなく、ある決まった割合で一部の神経系前駆細胞が選択されてニューロンに分化する。この選択メカニズムとしては非対称分裂が主に考えられてきた。しかし、本研究の前年度までの結果から、この選択にNotch-Delta経路による側方抑制機構が貢献していることがin vitro、in vivoにおけるDll1の過剰発現の実験により示唆されていた。本年度は、Dll1コンディショナルノックアウトマウス(Dll1cKOマウス)を用いた解析を中心に行った。Dll1のニューロン分化選択における必要性を検討した結果、Dll1を少数の神経系前駆細胞でのみKOするとDll1KO細胞は未分化性が維持されたが、殆どすべての神経系前駆細胞でDll1をKOした場合はニューロン分化が亢進する結果が得られた。さらに、Dll1をすべての神経系前駆細胞でKOしたマウス大脳皮質においてニューロン前駆細胞として知られるBasal前駆細胞が一過的に増加することがわかった。この結果は、ニューロン分化が亢進してBasal前駆細胞が増加したが、過剰なニューロン分化亢進により神経系前駆細胞が枯渇して最終的にはBasal前駆細胞の数が減少したことを示唆している。以上の結果は、神経系前駆細胞間におけるDll1の発現量の違いが分化運命選択に寄与している事を示唆しており、側方抑制機構が働いている事が支持された。これまでの結果からDll1の発現細胞はニューロン分化が促進することを示したが、Dll1の発現が細胞増殖や細胞死に与える影響についても検討した。Dll1を過剰発現した細胞が一定の培養期間でどの程度増えたのかを数えた結果、コントロールのDll1を過剰発現していない細胞との差はみられなかった。また、細胞死に関しても核の凝集からその数を調べたが、コントロールと差はみられなかった。従って、Dll1発現は神経系前駆細胞の細胞死や増殖には影響を与えずにニューロン分化を促進することが明らかとなった。

在脊椎动物大脑发育的神经元发育过程中，神经元产生过程中，而不是所有未分化的神经系统祖细胞都会一次分化为神经元，而是以一定百分比的百分比选择了一些神经系统祖细胞以区分神经元。不对称分裂已被认为是这种选择机制。但是，在这项研究的前一年的结果表明，Notch-Delta途径的横向抑制机制通过体外和体内DLL1的过表达实验促进了这种选择。今年，我们专注于使用DLL1条件基因敲除小鼠（DLL1CKO小鼠）进行分析。由于检查了选择DLL1的神经元分化的必要性，而DLL1为KO KO细胞时仅将KO细胞保持在未分化的形式中，但是当DLL1在几乎所有神经系统的祖细胞中都是KO时，神经元分化就会增加。此外，发现在与所有神经系统祖细胞的小鼠大脑皮层中，基础祖细胞（称为神经元祖细胞）瞬时增加。该结果表明，尽管神经元分化增加，但基础祖细胞增加，过度的神经元分化耗尽了神经系统祖细胞，最终减少了基底祖细胞的数量。上述结果表明，神经系统祖细胞之间DLL1表达水平的差异有助于分化命运的选择，并支持横向抑制机制在起作用的事实。先前的结果表明，表达DLL1的细胞会促进神经元分化，但我们还研究了DLL1表达对细胞增殖和细胞死亡的影响。我们计算了在给定的培养期间内超过DLL1表达的细胞增加的数量，并且发现它们之间没有差异，而不会过表达DLL1的细胞。此外，还通过核聚集检查了细胞死亡，但对照没有观察到差异。因此，已经表明，DLL1表达促进神经元分化，而不会影响神经系统祖细胞细胞的细胞死亡或增殖。

项目成果

Non-cell-autonomous action of STAT3 in maintenance of neural precursor cells in the mouse neocortex

• DOI: 10.1242/dev.02419
• 发表时间: 2006-07
• 作者: T. Yoshimatsu;Daichi Kawaguchi;Koji Oishi;K. Takeda;S. Akira;Norihisa Masuyama;Y. Gotoh

Expression of Dll1 is a critical determinant of neurogenesis in the developing mouse telencephalon

Dll1 的表达是发育中的小鼠端脑神经发生的关键决定因素

• 发表时间: 2007
• 作者: 田中 博人;松本 潔;下山 勲;川口 大地
• 通讯作者: 川口 大地

Differential expression of DII1 is critical for neuronal fate commitment of telencephalic neural stem cells

DII1 的差异表达对于端脑神经干细胞的神经元命运决定至关重要

• 发表时间: 2009
• 作者: Yoshimatsu;T et al.;Marika Hayashi;川口大地
• 通讯作者: 川口大地

Selection of differentiating cells by different levels of delta-like 1 among neural precursor cells in the developing mouse telencephalon

• DOI: 10.1242/dev.024570
• 发表时间: 2008-12-01
• 期刊: DEVELOPMENT
• 影响因子: 4.6
• 作者: Kawaguchi, Daichi;Yoshimatsu, Takeshi;Gotoh, Yukiko
• 通讯作者: Gotoh, Yukiko

Differential expression of the Notch ligand Dll1 among neural precursors is acriticaldeterminant of neurogenesis in the developing mouse telencephalon

Notch配体Dll1在神经前体中的差异表达是发育中的小鼠端脑神经发生的关键决定因素

• 发表时间: 2007
• 作者: Yoshimatsu;T et al.;Marika Hayashi;川口大地;田中博人;川口 大地
• 通讯作者: 川口 大地