脳分節形成および軸索誘導におけるPax-6遺伝子の役割

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高次脳機能の発現のためには、まず胎生期においてさまざまな性質を有する多数のニューロンが生み出され、正確に細胞体が配置され、軸索がそれぞれ特異的な領域へ投射することにより統合された回路を形成する必要があるが、このような初期のニューロンの配置と回路形成は、脳の分節的構築を基盤としていることが明らかになりつつある。脳の分節的構造は単に形態的な単位であるばかりでなく、多数の形態形成遺伝子やシグナル分子の発現領域にも一致することが報告されている。ショウジョウバエの形態形成遺伝子であるpairedのホモログの一つとして同定されたPax-6遺伝子は転写因子をコードし、発生中の前脳や菱脳・脊髄で領域特異的に発現する。本研究では実験発生学的手法と分子形態学的手法を駆使することにより、脳分節形成の細胞系譜的解析および脳のパターニングにおけるPax-6の役割について解析することを目的としている。今年度は、まずPax-6陽性領域である前脳コンパートメントの成立とその運命地図の作成について詳細な解析を行った。Pax-6遺伝子は噛乳類胚数体節期には前脳の神経上皮で発現が見られるが、これに接する中脳では発現していない。前脳が発生段階のどの時期から中脳とは分かれたコンパートメントを形成するようになるのかを明らかにするために、胎齢8日(E8)培養マウス胚の前脳・中脳部神経上皮細胞を蛍光色素で標識し、その系譜を約24時間追跡したところ、5体節期以降に前脳・中脳における細胞移動の制限が生じていることが明らかになった。そこで前脳コンパートメントが成立する5体節期以降に同様の標識を行い、その系譜を約48時間追跡することによって、哺乳類で初めて詳細な前脳の予定運命地図を描くことができた。さらに昨年度確立した電気穿孔法による培養噛乳類胚への遺伝子導入系を用いて、菱脳部運動ニューロン分化の分子カスケードについて解析した。