霊長類における神経幹細胞増殖能の比較解析－ｉＰＳ細胞による霊長類脳進化の探求－

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【背景と目的】我々は霊長類における脳形成の分子細胞基盤とその種差を明らかにすることを目的とし、特に初期発生過程における神経分化の分子機序を明らかにするための手法をチンパンジーiPS細胞によって確立することを企画した。【方法】チンパンジーiPS細胞の神経分化の初期過程を追うべく、ニューロスフェア形成開始から1，3，5，7日目において、①RT-qPCRによる各種神経細胞マーカー遺伝子の発現量の定量化を行い、その経時的変遷を追った。併せて、②各タイムポイントのニューロスフェアをニューロン分化条件に移行し、2週間培養後、ニューロンの有無を免疫染色法によって確認した。【結果】OTX2は分化初期から発現しており、徐々に発現量が下がった。またPAX6およびZFP521は5日目から発現が見られた。これよりこの点は実際にニューロン産生がDay5のニューロスフェアから認められることからも支持された。加えて５日目から7日目にかけてNotchリガンドであるDLL1の発現が急激に上昇した。このDLL1の発現からも、本研究では５，７日目が神経幹細胞の非対称分裂期間に対応し、神経前駆細胞の産生が起こっていると考えられる。このことはFOXG1が７日目に最大の発現量を示すことからも支持された。【考察】本研究ではチンパンジーiPS細胞の神経分化過程において培養時間に応じた遺伝子発現の変遷が起こることを新規に見出した。その発現パターンは、マウスで報告されている時期及び領域特異的遺伝子の発現順序を再現する傾向にあった。従って本手法により今まで困難であった非モデル動物における発生の初期過程の比較解析が行える可能性が提示された。実際に本プロトコルはヒトiPS細胞にも適用可能であり、両種を並列した分化過程の比較解析を実施中である。