細胞系譜による神経細胞の個性化と回路形成

基于细胞谱系的神经元个体化和电路形成

基本信息

批准号：
15J02806
负责人：
豊田峻輔
金额：
$ 2.83万
依托单位：
University of Yamanashi
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2015
资助国家：
日本
起止时间：
2015-04-24 至 2018-03-31
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-15J02806/
关键词：
神経細胞神経回路遺伝子制御運動学習

项目摘要

脳は回路特性や生理学的特性の異なる多数の神経細胞によって構成されており、並列分散的で高度な情報処理を行っている。近年我々は発生期のエピジェネティック修飾が神経細胞の個性化や回路形成に関与することを世界に先駆けて明らかにした（Toyoda et al., 2014, Neuron; Tarusawa,… Toyoda et al., 2016, BMC Biol)。しかしながら、高次脳機能との関連性についてはあまり理解が進んでいない。そこで、Aldolase C/Zebrin Ⅱ遺伝子の下流にtdTomatoを挿入したノックインマウス（Tsutsumi et al., 2015, J Neurosci.）を用いることで、小脳プルキンエ細胞に着目し、細胞系譜と局所回路、投射先との関連性についての解析を試みた。昨年度に引き続き、標識遺伝子導入後すでに単離したクローンES細胞株を用いてキメラマウスの作製を行い、行動課題中のプルキンエ細胞の活動および微帯構造との関連性について２光子顕微鏡を用いたカルシウムイメージングを行った。しかしながら、ES細胞の寄与率が高い個体が得られず、CRISPR/Cas9システムを用いた手法についても検討したものの、最終年度であり時間的な余裕がなかったことから保留することとした。また、マウスで得られた知見をヒトにおいて検証するために、双生児を対象に、機能的磁気共鳴画像法(fMRI)による自然な知覚・認知条件下の脳活動計測についても実施した。被験者を新たにリクルートすることで、これまでに一卵性、二卵性双生児を各20組程度調べたところ、高次認知に関わる領域が強く遺伝的影響を受けている結果を得たため、学会やシンポジウム等で発表を行った。今後はゲノム、エピゲノム情報との関連性を調べることで、個性的な脳機能をもたらす神経基盤の解明を進める予定である。

大脑由大量具有不同回路和生理特征的神经元组成，以并行、分布式的方式进行高级信息处理。近年来，我们在世界上第一个证明发育过程中的表观遗传修饰参与神经元个体化和回路形成（Toyoda et al., 2014, Neuron; Tarusawa,…Toyoda et al., 2016, BMC Biol）。然而，在理解与高级大脑功能的关系方面进展甚微。因此，通过使用在醛缩酶 C/Zebrin II 基因下游插入 tdTomato 的敲入小鼠（Tsutsumi 等，2015，J Neurosci.），我们重点关注小脑浦肯野细胞，并研究了细胞谱系、局部回路和我们尝试分析投影目的地之间的关系。继去年之后，我们使用引入标记基因后分离的克隆ES细胞系创建嵌合小鼠，并使用双光子显微镜研究行为任务期间的浦肯野细胞活性及其与微区结构的关系。然而，我们无法获得ES细胞贡献率高的个体，虽然我们考虑过使用CRISPR/Cas9系统的方法，但我们决定搁置它，因为那是该项目的最后一年，我们没有有足够的时间。此外，为了验证在人类小鼠中获得的研究结果，我们还使用功能磁共振成像（fMRI）测量了双胞胎在自然知觉和认知条件下的大脑活动。通过招募新的受试者，我们迄今为止已经调查了大约20对同卵双胞胎和异卵双胞胎，并发现与较高认知能力相关的领域受到遗传的强烈影响。他在研讨会等上发表了演讲。未来，我们计划通过研究基因组和表观基因组信息之间的关系来阐明独特大脑功能背后的神经基础。

项目成果

期刊论文数量（0）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

自然な知覚・認知の脳内表現における遺伝環境要因の解析

自然感知和认知的大脑表征中的遗传和环境因素分析

DOI：
发表时间：
2018
期刊：
影响因子：
0
作者：
豊田峻輔; 西田知史; 本多智佳; 渡邉幹夫; 大阪ツインリサーチグループ; 西本伸志
通讯作者：
西本伸志

双子を対象としたヒト脳内情報表現の個性における遺伝要因の解明

阐明双胞胎人脑信息表征个体的遗传因素

DOI：
发表时间：
2017
期刊：
影响因子：
0
作者：
豊田峻輔; 西田知史; 本多智佳; 渡邉幹夫; 大阪ツインリサーチグループ; 西本伸志
通讯作者：
西本伸志

ヒト脳内における自然視聴覚情報表現への遺伝的寄与

遗传对人脑自然视听信息表示的贡献

DOI：
发表时间：
2017
期刊：
影响因子：
0
作者：
豊田峻輔; 西田知史; 本多智佳; 渡邉幹夫; 大阪ツインリサーチグループ; 西本伸志
通讯作者：
西本伸志

Establishment of high reciprocal connectivity between clonal cortical neurons is regulated by the Dnmt3b DNA methyltransferase and clustered protocadherins.

克隆皮质神经元之间高度相互连接的建立受到 Dnmt3b DNA 甲基转移酶和簇状原钙粘蛋白的调节。

DOI：
10.1186/s12915-016-0326-6
发表时间：
2016
期刊：
影响因子：
5.4
作者：
Tarusawa E.; Sanbo M.; Okayama A.; Miyashita T.; Kitsukawa T.; Hirayama T.; Hirabayashi T.; Hasegawa S.; Kaneko R.; Toyoda S.; Kobayashi T.; Kato
通讯作者：
Kato

神経細胞の多様化に重要な発生期のエピジェネティック制御

发育过程中的表观遗传调控对神经元多样化很重要