研究組織・メンバー

A02:高等哺乳動物を用いた脳情報動態処理の基盤構築形成機構の解明

研究代表者
河﨑洋志
金沢大学医学系・教授
WEBhttp://square.umin.ac.jp/top/kawasaki-lab/

紹介文本文

ヒトに至る進化の過程で、大脳皮質は肥大化するとともに様々な特徴的な神経構築を獲得してきた。例えば、ヒトの大脳皮質の表面にはシワ（脳回）が存在する。脳回の存在により大脳皮質の表面積は増加し、より多くの神経細胞を持つことが可能になったと考えられている。また、形成期の大脳皮質には外側線維層(OFL)と内側線維層(IFL)という２つの線維層が存在しており、その投射パターンや機能的意義が注目されている。しかしマウスの大脳皮質にはこれらの神経構築はみられず、マウスを用いた解析が困難であることから、これらの形成原理や脳情報動態における重要性の解析は著しく遅れている。そこで我々は大脳皮質が発達している哺乳動物フェレットに着目し、独自の分子遺伝学的解析技術を確立してきた。フェレットで遺伝子機能を解析するために、子宮内エレクトロポレーションを応用しフェレットの大脳皮質での遺伝子発現を可能とした。さらに子宮内エレクトロポレーションとゲノム編集技術CRISPR/Cas9を組み合わせ、フェレット大脳皮質でのノックアウトが可能であることを示してきた。これらの技術を用いて、脳回形成に関わる分子群を明らかにするとともに、IFLやOFLといった神経線維層の解析を行ってきた。そこで本研究課題では我々の独自のフェレットに関する分子遺伝学的技術を用いて、脳情報動態の基盤となる大脳局所神経回路の解析および形成原理の解明を目的とする。我々の技術は、これまでに解析が困難だったヒトなどの高等哺乳動物に特有の脳神経構築の分子遺伝学的研究に応用が可能である。

文献

Saito K, Mizuguchi K, Horiike T, Dinh D. T. A, Shinmyo Y, Kawasaki H (2019)
Characterization of the inner and outer fiber layers in the developing cerebral cortex of gyrencephalic ferrets
Cerebral Cortex 29: 4303-4311.
Matsumoto N, Shinmyo Y, Ichikawa Y, Kawasaki H (2017)
Gyrification of the cerebral cortex requires FGF signaling in the mammalian brain
eLife 6: e29285.
Shinmyo Y, Terashita Y, Dinh DTA, Horiike T, Kawasumi M, Hosomichi K, Tajima A, Kawasaki H (2017)
Folding of the cerebral cortex requires Cdk5 in upper-layer neurons in gyrencephalic mammals
Cell Reports 20: 2131-2143.
Shinmyo Y, Kawasaki H (2017)
CRISPR/Cas9-mediated gene knockout in the mouse brain using in utero electroporation
Current Protocols in Neuroscience 79: 3.32.1–3.32.11.