単一細胞トランスクリプトームによる抑制性神経細胞の分化機構の解明

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本研究課題は、ホヤ幼生の中枢神経系全体においてGABAニューロンを生み出す分子機構を明らかにし、他のニューロンの分化機構と比較することにより、中枢神経系においてサブタイプが異なるニューロンを生み出す分子機構を解明することを目指した研究である。単一細胞トランスクリプトーム解析の結果、尾部に存在する双極型感覚神経細胞(BTNs)がGABA神経であることが分かった。前年度までにBTNsの分化機構については、POUIVおよびNeurogeninがお互いを活性化するフィードバックループがBTNsの分化に重要であることが明らかにしている。今年度は最終分化後にBTNsの双極に伸びた軸索を形成するメカニズムついて研究を行った。胚発生過程を通した単一細胞トランスクリプトーム解析のデータから各神経細胞の分化過程における遺伝子発現の変遷を示した細胞系統樹の作成を進めた。そして、細胞系統樹をもとに、BTNsの最終分化のポイントで発現し、それ以降も発現が維持される転写因子・シグナル分子を検索し、13個の転写因子・シグナル分子が最終分化後のBTNsで発現し続けることを明らかにした。同定した13個の転写因子・シグナル分子について機能解析を進めたところ、いくつかの転写因子の機能阻害によってBTNsの分化は阻害されないが、BTNsの形態維持や移動に異常のある表現型を示すものを同定した。つまり、最終分化後にBTNsの双極に伸びた形態を形成・維持を行う転写因子やBTNsの移動を制御する転写因子を同定することに成功した。これらの結果から、BTNsの初期分化から最終分化、そしてBTNsの位置する場所まで移動し、ターゲットとなる細胞に対して軸索を伸ばすところまでの一連の分化機構を制御する転写因子ネットワークを同定することに成功した。