神経突起伸展・成長円錐ガイダンスのFRETイメージングによる解析

昨年度からは、vivoに近い系におけるPKAとRac1活性のメカニズムを解明するため、発生期における神経堤細胞が腸管壁上を移動する際のPKへとRac1活性のメカニズムを検討した。腸神経系は、発生期における神経堤細胞に由来する。神経堤細胞は神経管より遊出した後、前腸に侵入し、中腸、後腸の後部までの腸管壁を急速に移動しながら神経細胞とグリア細胞へと分化する。この過程は神経堤細胞に内在するプログラムと細胞外因子により誘導されるシグナルにより巧妙に制御され、その異常は、ヒルシュスプルング病など様々な疾患を引き起こす。これまでに様々な因子が腸神経系の発生を制御していることが明らかになっているものの、実際に神経堤細胞が腸管壁を移動する際に、細胞内情報伝達分子群がどのように時空間的に制御されているかを観察したものは未だない。本研究では、Rac1及びPKAの時空間的活性変化を生きた腸管でライブイメージングした。まず、Rac1、PKAの分子活性を可視化するFRETバイオセンサーを発現するトランスジェニックマウスを作製した。胎生10日目前後に、腸管の器官培養を行い、神経堤細胞の二光子FRETイメージングを行った。その結果、chain migrationと呼ばれる、細胞が列になって速い速度で移動する領域において、神経堤細胞は低いPKA活性と高いRac1活性を示すことが明らかになった。また、cAMPアナログを器官培養下の腸管に投与すると、Rac1が不活性化され、細胞速度も低下した。以上のことから、神経堤細胞の細胞運動にはRac1活性が重要であり、PKA活性が低く保たれることによりRac1の活性が維持されることを示している。また、GDNFがPKAを抑制することでRac1を活性化していることも示した。これらの結果を、Journal of neuroscienceに発表した。

昨年度からは、vivoに近い系におけるPKAとRac1活性のメカニズムを解明するため、発生期における神経堤細胞が腸管壁上を移動する際のPKへとRac1活性のメカニズムを検討した。腸神経系は、発生期における神経堤細胞に由来する。神経堤細胞は神経管より遊出した後、前腸に侵入し、中腸、後腸の後部までの腸管壁を急速に移動しながら神経細胞とグリア細胞へと分化する。この過程は神経堤細胞に内在するプログラムと細胞外因子により誘導されるシグナルにより巧妙に制御され、その異常は、ヒルシュスプルング病など様々な疾患を引き起こす。これまでに様々な因子が腸神経系の発生を制御していることが明らかになっているものの、実際に神経堤細胞が腸管壁を移動する際に、細胞内情報伝達分子群がどのように時空間的に制御されているかを観察したものは未だない。本研究では、Rac1及びPKAの時空間的活性変化を生きた腸管でライブイメージングした。まず、Rac1、PKAの分子活性を可視化するFRETバイオセンサーを発現するトランスジェニックマウスを作製した。胎生10日目前後に、腸管の器官培養を行い、神経堤細胞の二光子FRETイメージングを行った。その結果、chain migrationと呼ばれる、細胞が列になって速い速度で移動する領域において、神経堤細胞は低いPKA活性と高いRac1活性を示すことが明らかになった。また、cAMPアナログを器官培養下の腸管に投与すると、Rac1が不活性化され、細胞速度も低下した。以上のことから、神経堤細胞の細胞運動にはRac1活性が重要であり、PKA活性が低く保たれることによりRac1の活性が維持されることを示している。また、GDNFがPKAを抑制することでRac1を活性化していることも示した。これらの結果を、Journal of neuroscienceに発表した。