Discovery Sagaサイレントキーワード俯瞰

ホヤ / 脳 / 感覚器 / 網膜 / 進化

ホヤと脊椎動物の間で相同と考えられる組織・器官として、間脳（網膜、松果体、視床下部等）、鼻プラコード、後脳および中軸組織（フロアプレート、脊索、内胚葉索）について、RNA-seq法によりトランスクリプトームを解析するとともに、これらの組織の発生調節に関わる細胞間シグナル、小分子RNA、転写因子の機能解析を行った。ホヤはカタユウレイボヤ、モルグラ類などを、脊椎動物はメダカを用いた。器官の中でも、視細胞、ドーパミン細胞、GnRH細胞など、特定の細胞種に絞った解析も行った。
主な成果として、ホヤ脳内ドーパミン神経細胞群の正確な細胞系譜と形態形成過程を解明し、転写調節因子と細胞間シグナル因子によるドーパミン神経細胞の発生制御機構を明らかにし、脊椎動物のドーパミン神経細胞の発生機構との比較を行い、原著論文として発表した。１細胞トランスクリプトームと転写調節機構の解析から、胚の中軸組織の発生機構について脊椎動物とホヤの間の普遍性と相違点を明らかにし、原著論文として発表した。また、感覚神経細胞の発生について、転写調節因子のはたらきを操作することにより２種類の感覚神経の性質をあわせもつ新しい性質の感覚神経細胞が作られることを報告した。さらに、カルシウムイメージング、光遺伝学、行動解析を組み合わせて、運動ニューロンやグリア細胞の発生過程および生理機能を解析し、ホヤ-脊椎動物間の比較を行い、運動ニューロンについては原著論文として報告した。

ホヤ / メダカ / 脳 / 感覚器 / 眼 / プラコード / 神経堤 / 進化

脊椎動物は高度に発達した脳と感覚器をもち、これらのはたらきが脊椎動物の繁栄を支えている。脊椎動物に近縁なホヤ類の幼生は、微小だが脊椎動物と相同な脳と感覚器原基をもつ。ホヤと脊椎動物の間の遺伝子発現とその調節ネットワークの比較を通して、脊椎動物の複雑で高度な機能を備えた脳と感覚器の出現を可能にした背景と進化プロセスにせまった。ホヤで受精から眼や脳の細胞分化に至る過程を単一細胞レベルで明らかにし、脊椎動物と同じ転写調節因子が重要な役割をもつことを明らかにした。一方、メダカを用いた解析から、脊椎動物の複雑な眼が進化した過程には、転写調節因子に加えてマイクロRNAが重要な役割を果たしたと考えられた。

脊椎動物に近縁なホヤ類の幼生は、微小だが脊椎動物と相同な中枢神経系（脳、脊髄）と感覚器をもつ。本研究では、ホヤと脊椎動物の間で中枢神経系や感覚器の発生過程と遺伝子発現の比較解析を行い、脊椎動物の複雑で高度な機能を備えた脳と感覚器が進化した背景を探った。ホヤの特徴を生かして、受精卵から網膜ができるまでの全細胞分裂を明らかにし、脊椎動物とホヤの脳に共通のニューロンの形成に必要な遺伝子を同定した。また、脊椎動物の複雑な眼が作られるための、脊椎動物のみに存在する調節因子を明らかにした。本研究の成果は、脊椎動物の脳・感覚器の成り立ちを解明するための足がかりになると期待される。

【研究分担者】
鈴木穣	東京大学	大学院新領域創成科学研究科	教授	(Kakenデータベース)
中井謙太	東京大学	医科学研究所	教授	(Kakenデータベース)

【研究分担者】
鈴木穣	東京大学	大学院新領域創成科学研究科	教授	(Kakenデータベース)
中井謙太	東京大学	医科学研究所	教授	(Kakenデータベース)