神経線維連絡による脳回形成メカニズムの解明

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大脳皮質は高次脳機能の中枢であり、様々な神経変性疾患や発達障害などの病変の首座である。ヒトなどの高等哺乳動物では大脳皮質が特に発達しており、大脳皮質の表面には脳回が存在している。発生過程における脳回の形成メカニズムは重要な研究課題であるが、その実験的検証は遅れている。所属研究室ではこれまでに、脳回を持つ哺乳動物フェレットに対する遺伝子操作技術を確立し、脳回形成における線維芽細胞増殖因子（FGF）やソニックヘッジホッグ（Shh）による神経細胞の数の増加の重要性を明らかにしてきた。本研究課題では、この遺伝子操作技術を駆使して、神経細胞の数以外の脳回形成に関わるメカニズムの解明を行った。神経細胞以外の細胞にも遺伝子導入が可能であるpiggyBac transposonと、時期依存的に遺伝子発現が可能であるCreERT2を組み合わせた遺伝子発現システムを構築し、フェレットを用いた実験を行った。大脳皮質の進化に伴って、神経細胞だけでなくグリア細胞も増加したことが知られている。また脳回形成の時期にアストロサイトも産生されることから、アストロサイト増加も脳回形成に関わるのではないかと仮説を立て、実験的に検証した。その結果、FGFシグナルを介したアストロサイト産生が脳回形成に重要であることが明らかになった。本研究の結果とこれまでの研究を合わせると、まず脳回形成初期段階では大脳皮質表層の神経細胞の増加による接線方向の拡大によって脳回が作り始められ、続いてアストロサイト産生を介して大脳深部の垂直方向への拡大が起こるという２段階の脳回形成過程が示唆されるなど、新たな脳回形成機構が明らかになった。