脳部位ごとの形態の違いを生み出す細胞構築機構の４Ｄ解析
【研究分野】形態・構造
【研究キーワード】
管腔形成 / カルシウムイメージング / 運動神経回路 / ホヤ / スケーリング / 時計遺伝子 / scRNA-seq / 神経管 / ３Dイメージング / カタユウレイボヤ / 運動神経 / Ca2+イメージング / 透明生物学 / Ca2+振動 / 神経管形成 / Ca2＋イメージング / シンギュラリティ / 3Dイメージング / バイオイメージング / 形態形成 / 進化 / 脳形成 / 発生・分化
【研究成果の概要】
脊椎動物のモデルとなるホヤの神経管形成メカニズム理解のために、神経管が生じていく過程の1細胞レベルイメージングを行い、神経板から神経管が生み出される新たなホヤ神経管形成モデルを提唱した。また、神経管形成過程において神経板期から一部の神経板系譜の細胞においてカルシウムイオン濃度が振動する細胞を発見し、わずか1対の運動神経細胞A10.64であることを突き止めた。この細胞はホヤの遊泳運動を担う重要な細胞であると考えられる。さらに、組織サイズ縮小に伴う各脳領域のスケーリング戦略について理解するために、矮小化尾芽胚の３Dモデリングを行った結果、運動神経節の細胞数、配置は変化しないことがわかった。
【研究の社会的意義】
神経管閉鎖はこれまで考えられていたように単に神経外胚葉が落ち窪むことで達成されるのではなく、神経板期の各領域の細胞が複雑に異なる細胞のふるまいを経ることが示された。また、これまで運動神経回路は運動神経や介在神経などの複数の神経細胞で構成されており、運動の自発的パターンはこれら複数の細胞の相互作用によって生み出されると考えられてきたが本研究はこの概念を覆す可能性がある。このように本研究により、脊索動物の神経管形成過程や運動神経回路発生の理解は一層深まること、脊索動物運動神経回路の進化的起源に迫ることが期待できる。
【研究代表者】
【研究種目】基盤研究(C)
【研究期間】2016-04-01 - 2020-03-31
【配分額】4,810千円 (直接経費: 3,700千円、間接経費: 1,110千円)