平成28年度採択新学術領域「個性」創発脳

シングルセル解析データの種間比較から見る個性創発の普遍的神経分子基盤

公募研究A02和多班
北海道大学 大学院理学研究院 生物科学部門
博士研究員　田路　矩之

本研究開発では、個性が脳のどの細胞により大きく現れるのか、それには種を超えた普遍的なルールがあるのかを探りました。郷班より提供された自閉症モデルマーモット脳と、保存された神経回路構造から種ごとに多様なさえずりが生成されるソングバード2種（キンカチョウおよびカノコスズメ）の脳のsingle cell RNA-seqデータを用いて、遺伝子発現の個体差/種差が脳内細胞にどのように表れるのか、解析を行いました。ソングバードでは、さえずり行動のための脳領域（歌神経核）の2種間比較から、遺伝子発現の種差はグルタミン作動性の投射ニューロンで大きく現れることを明らかにしました。またカノコスズメの同種内の個体間比較でも、遺伝子発現の個体差はグルタミン作動性の投射ニューロンで大きく現れました。さらに郷班から提供された、バルプロ酸投与による自閉症モデルマーモセットと対照個体の大脳皮質データの比較によって、バルプロ酸投与個体でも、ソングバードの種間/種内比較と同じように、グルタミン作動性の投射ニューロンで遺伝子発現に大きな差が生じることを明らかにしました。これら３つの結果では、共通してグルタミン作動性ニューロンにおいて大きな差が現れており、個性創発に重要な役割を担っていることが示唆されました。今後はなぜ特定の神経細胞タイプにのみ個性が生まれるのか、そのメカニズムや時期にフォーカスして研究を進めていこうと考えています。