Research Results 研究成果

神経幹細胞の運命転換の分子メカニズム解明に成功

〜同じ分化誘導因子に応じて、異なる細胞を作り分ける仕組み〜 2021.10.22
研究成果Life & Health

概要

　脳が発生する際には、神経幹細胞(※1)が異なる細胞を適切なタイミングで、決まった数作る必要があります。発生期の神経幹細胞は、まず神経細胞（ニューロン）を産み出し、その後にニューロンの機能を助ける細胞（アストロサイト）を産生することが分かっていましたが、この分化能変換のメカニズムはよく分かっていませんでした。
　九州大学大学院医学研究院の堅田明子助教・中島欽一教授らの研究グループは、発生期の神経幹細胞が脳を形成する過程で、自身の遺伝的性質（エピゲノム※2）を変化させることで、同じ分化誘導因子に対しても、発生時期に応じて、ニューロンとアストロサイトを適切に作り分けること、またその分子メカニズムの詳細を解明することに成功しました。
　今回、研究グループはマウス胎生11日由来と胎生14日由来神経幹細胞では、分化誘導因子である骨形成因子（※3）に対して、ニューロンとアストロサイトと異なる細胞を産み出すことに着目し、この二つの発生時期において骨形成因子の下流シグナルが標的とする遺伝子を全ゲノムレベルで解析しました。その結果、神経幹細胞が発生時期に応じて、クロマチン構造（※4）を適切に変化させること、またそれぞれの発生時期で異なる転写因子（※5）とパートナーになることで、精妙に産生する細胞種を制御することを明らかにしました。近年、脳発生の異常、ニューロンとアストロサイトの数のバランス異常が種々の発達障害・精神疾患に結びつくことが分かってきています。神経幹細胞が分化能を変換させる際の詳細な分子機構を明らかにすることは、これら疾患の発症メカニズムを理解するために重要となります。
　本研究成果は、2021年10月21日（木）午後3時（米国東部標準時間）に国際学術雑誌『Genes & Development』にオンラインで掲載されました。なお、本研究は日本学術振興会科研費(JP16H06527, JP16K21734, JP26710003, JP20K06875)、国立研究開発法人科学技術振興機構 CREST(JPMJCR16G1)、内藤記念科学研究助成金の支援を受けました。

参考図

胎生中期と後期の神経幹細胞では、エピゲノムや発現している転写因子が異なるため、たとえ同じ骨形成因子で分化誘導刺激を行った際でも、胎生中期にはニューロン関連遺伝子が、胎生後期ではアストロサイト関連遺伝子の発現が誘導され、発生時期に応じて、異なる細胞を産み出すことが明らかとなった。

研究者からひとこと
“
神経幹細胞は自身のエピゲノムを含めた細胞の性質を発生過程で、精妙に変化させることで、適切な時期に必要な細胞を産み出すことが分かりましたが、これらの変化がどのようにして神経幹細胞で生じているのかはまだ不明です。神経幹細胞の分化能変換の詳細な分子機構解明は、発達障害や精神疾患の発症メカニズムの理解にも重要であるため、これらに役立てていきたいと考えています。
”

論文情報

タイトル：
著者名：
*Sayako Katada, Jun Takouda, Takumi Nakagawa, Mizuki Honda, Katsuhide Igarashi, Takuya Imamura, Yasuyuki Ohkawa, Shoko Sato, Hitoshi Kurumizaka, and *Kinichi Nakashima　
掲載誌：
Genes & Development, 2021　
DOI：
10.1101/gad.348797.121　

研究に関するお問い合わせ先

医学研究院　中島　欽一　教授

一覧に戻る