Toward understanding the molecular basis for layer formation in the mammalian neocortex and paleocortex

了解哺乳动物新皮质和古皮质层形成的分子基础

• 批准号: 22K06811
• 负责人: 那須 信
• 金额: $ 2.75万
• 依托单位: Kumamoto University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-04-01 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22K06811/
• 关键词: 大脳新皮質; 大脳古皮質; 層構造; 進化

神経機能の最高次中枢である哺乳類大脳皮質には新皮質に加えて、古皮質、原皮質の２つの領域がある。新皮質と古皮質・原皮質を分ける大きな特徴の一つとして組織構築の違いが挙げられ、哺乳類新皮質は６層構造である一方、古皮質・原皮質は３層構造である。新皮質と古皮質・原皮質は互いに連続する神経上皮組織に由来しながら異なる組織構成を構築するに至るメカニズムは、これまで明らかにされていない。古皮質・原皮質の３層構造は哺乳類と系統的に近い爬虫類と特徴を共有しているとの考えが従来的であるが、古皮質・原皮質が進化的に祖先的な発生メカニズムによって成立する組織であるのかどうかも実際には不明である。嗅覚や情動行動を司る古皮質にも時系列的なニューロン発生の制御機構が存在し、ニューロンの配置と特性獲得に寄与することが明らかになりつつあるが、組織を構成する細胞の発現特性や組織構築特性は体系として明らかではない。本研究では古皮質の細胞特性を明らかにすることを第一の目的とし、マウス古皮質のシングルセルレベルでの遺伝子発現解析を行う計画である。今年度は、マウス古皮質を単離しシングルセル化処理ののち、10x Chromiumシステムを用いて次世代シークエンサー（NGS）でリード解析するための分子バーコードを含めたNGSライブラリーを作成した。このライブラリーを用いてSingle-cell RNA-seq解析を行い、古皮質組織のシングルセル発現プロファイルを得た。個々の細胞特性および細胞間の関係性が解析により明らかにしていく。

除了新皮层外，哺乳动物的脑皮质是神经功能的最高中心，还有两个区域：古皮质和原子质。将新皮层与核皮质和可质皮层区分开的主要特征之一是组织构建的差异。哺乳动物的新皮层具有六层结构，而Parecorticus和Procortex具有三层结构。尚未阐明新皮层和古皮质的机制，源自连续的神经上皮组织，但导致不同的组织组成。传统上认为，古皮质和procortex的三层结构与爬行动物有着与哺乳动物系统相似的爬行动物的特征，但实际上尚不清楚古皮质和procortex是否是由祖先发展机制在进化上建立的组织。越来越清楚的是，有许多用于控制古皮质中神经元发育的时间学机制，它控制着嗅觉和情感行为，这有助于神经元特性的放置和获取，但是细胞的表达和组织构建特征却不清楚组织是系统的。这项研究的主要目的是阐明古皮质的细胞特征，并计划在小鼠古皮质的单细胞水平上分析基因表达。今年，我们创建了一个NGS库，其中包含分子条形码，用于使用10倍铬系统分离小鼠古皮质和单细胞化处理，以使用下一代序列仪（NGS）分析读取。使用此文库，进行了单细胞RNA-seq分析，以获得古皮质组织的单细胞表达谱。分析揭示了单个细胞特征和细胞之间的关系。