興奮性細胞における代謝動態の数理モデル構築とシミュレーション

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高等脊椎動物の脳には、脳回・脳溝の構造、いわゆる『脳のしわ』が存在する。実験動物マウスの小脳皮質は、異なる種類の神経細胞が決められたタイミングで適切な数だけ産生され、正しい場所に移動することで、『しわ』の構造を含む特徴的な皮質構造が形成される。本研究は、「神経細胞レベルでの細胞間接着・相互作用の変化は、小脳の葉形成（組織レベルのグローバルな形態形成）の異常にどのように寄与するか？」を明らかにすることを目的としている。平成30年度の研究では、細胞同士の相互作用が変化することでグローバルな形態形成の乱れに至る可能性のある遺伝子の候補をバイオインフォマティクス解析により見出すため、単一細胞（Single-Cell）レベルのRNAseq解析の報告を活用した。NCBIのGene Expression Omnibus (GEO)データベースから生データをダウンロードし、Pythonプログラムによるスクリプト処理によりt-SNE解析など大規模なバイオインフォマティクス解析が可能なデータセットを構築した。胎生10日目～成体期まで、異なる発生時期をほぼ全て網羅したデータセットが構築された。これらのSingle-Cell RNAseqのデータセットを網羅的に解析し、小脳皮質を構成する顆粒細胞とプルキンエ細胞で発現量が異なる細胞接着関連タンパク質の候補を挙げた。複数のデータベースを対象とした解析により、細胞同士の相互作用に変化を及ぼし、その変化が『しわ』の形成に異常をきたす可能性のある遺伝子の候補を絞り込んだ。