細胞間シグナルによる中枢神経系ニューロン・グリア突起の分岐パターン制御機構

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本研究では、中枢神経系回路網で相互作用するニューロンとグリアが、細胞間シグナルを介して突起パターンを獲得する機構の解明を目指した。主な足がかりとして、中枢神経系ニューロンの樹状突起に特異的に発現するNotchリガンドであるDNERの機能解析を行った。回路形成期に隣接する樹状突起間の相互作用でDNER-Notchシグナルが活性化し、樹状突起分岐パターンが調節される可能性を検証するため、DNER欠損動物の大脳皮質ニューロン樹状突起パターンをin vivo, in vitroで定量的に比較解析した。その結果、DNER欠損動物で樹状突起の分岐が増加することが明らかになった。また樹状突起分岐パターン決定の細胞・分子ダイナミクスを明らかにすることを目指し、小脳顆粒細胞とプルキンエ細胞を用いて以下の解析を行った。1.小脳顆粒細胞は生後細胞移動し、その最後の相の先導突起は樹状突起に分化することが我々の研究で明らかになっている。そこでin vivo電気穿孔法で移動中の顆粒細胞を蛍光標識し、スライス培養下で細胞移動と樹状突起分化のダイナミクスをタイムラプス共焦点顕微鏡を用いて観察する系を確立した。さらに、神経細胞移動を制御すると報告のあるCdk5の活性を抑制すると、先導突起形態に著しい異常をきたすことを明らかにした。2.プルキンエ細胞が小脳皮質で扇状に樹状突起を展開する分子機構を解析するため、アデノ随伴ウイルスベクターを用いて蛍光標識し、個々の細胞形態を可視化し、立体構造を解析する系を確立した。樹状突起の発達過程を追跡した結果、突起の平板性は一次樹状突起が決定し、分岐を開始する直後に獲得されることが明らかになった。