神経幹細胞の時間変化を制御する分子機構の解明

阐明控制神经干细胞时间变化的分子机制

• 批准号: 15687006
• 负责人: 一色 孝子
• 金额: $ 11.32万
• 依托单位: National Institute of Genetics
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Young Scientists (A)
• 财政年份: 2003
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2003 至 2004
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-15687006/
• 关键词: ショウジョウバエ; 神経幹細胞; 転写因子; 神経; 発生; 系譜形成

発生過程において、神経幹細胞の個性は常に一定ではなく時間とともに変化していく。このため、一つの幹細胞は多様な子孫神経細胞を一定の順番で作り出すことができる。ショウジョウバエの神経系形成の前半過程において、ほぼ全ての幹細胞が、Hunchback、Kruppel、Pdm、Castorという4種の転写因子を順次発現し、これらの転写因子の発現を自律的に切り替える。しかし、Castor発現開始以降も神経幹細胞は胚発生期だけで10回程度分裂するにもかかわらず、発生後期における神経幹細胞の時間変化についてはほとんど謎であった。本研究では、まず、Castor発現開始以降に神経幹細胞において一過的に発現される一群の転写因子を同定し、次にそれらの転写因子の正確な発現順序を明らかにした。この結果に基づいて、現在胚発生後期における時間変化の分子メカニズムの探求を進めている。胚発生が終了すると、腹部の神経幹細胞は死滅するのに対して、脳と胸部の神経幹細胞の多くは、長い休止期に一旦入った後、幼虫期に分裂を再開し、一幹細胞あたり平均100個にも及ぶ神経細胞を産生する。本研究では、幼虫型神経幹細胞の時間変化についても解析を開始した。幼虫型神経幹細胞においても胚性型と同様な後期特異的転写因子の発現推移が認められた。すなわち、これら2種の神経幹細胞の時間変化は、その起こる時期や作り出す細胞数の違いにかかわらず、類似の内在性のメカニズムによって制御されることがわかった。本研究では、さらに、これまで個体内での発現パターンの検出が困難であったmicroRNAのin situ hybridizationによる検出法を確立し、神経幹細胞で一過的に発現するmicroRNAを一種同定した。このことにより、ショウジョウバエにおいてnon-coding RNAが神経幹細胞の時間変化に関与していることが示唆された。

在发育过程中，神经干细胞的个体性并不总是恒定的，并且随着时间的推移而变化。因此，单个干细胞可以按固定顺序产生多种后代神经细胞。在果蝇神经系统形成的前半段，几乎所有干细胞都依次表达四种类型的转录因子：Hunchback、Kruppel、Pdm和Castor，并自主切换这些转录因子的表达。然而，即使在 Castor 表达开始后，神经干细胞仅在胚胎发育过程中就分裂了约 10 次，但神经干细胞在发育后期的时间变化在很大程度上仍然是一个谜。在本研究中，我们首先鉴定了一组在Castor表达开始后在神经干细胞中瞬时表达的转录因子，然后阐明了这些转录因子的确切表达顺序。基于这些结果，我们目前正在研究胚胎发育晚期过程中时间变化的分子机制。在胚胎发育末期，腹部的神经干细胞死亡，而大脑和胸部的许多神经干细胞进入漫长的休眠期，然后在幼虫阶段恢复分裂，每个干细胞平均产生100个细胞。多达1000个神经细胞。在这项研究中，我们还开始分析幼虫神经干细胞的时间变化。在幼虫型神经干细胞中，观察到与胚胎型相同的晚期特异性转录因子的表达趋势。换句话说，我们发现这两类神经干细胞的时间变化是由相似的内源机制控制的，无论它们发生的时间或它们产生的细胞数量如何。在这项研究中，我们还建立了一种利用原位杂交检测个体内部表达模式较困难的microRNA的检测方法，并鉴定了一种在神经干细胞中瞬时表达的microRNA。这表明非编码 RNA 参与果蝇神经干细胞的时间变化。

项目成果

一色 孝子: "神経幹細胞システムによる神経細胞特異化の分子機構"蛋白質核酸酵素. 49巻3号. 228-233 (2004)

Takako Isshiki：“神经干细胞系统的神经细胞分化的分子机制”蛋白质核酸酶，第 49 卷，第 3 期，228-233（2004 年）

Takako Isshiki, Chris Q.Doe: "Maintaining Youth in Drosophila Neural Progenitors."Cell Cycle. 3巻3号. 296-299 (2004)

Takako Isshiki，Chris Q.Doe：“果蝇神经祖细胞保持年轻”。细胞周期，第 3 卷，第 3 期。296-299 (2004)