平成28年度採択新学術領域「個性」創発脳

脳神経系は、生まれつき持つ遺伝的設計図の情報と、外部環境からの情報の両方を、細胞内で表現、統合し、個々の個体が環境に適応していくと考えられます。発生・発達期において、この情報統合が、いつ、どこで、どのように起こっているかは、あまりよくわかっていません。その理由として、技術的な問題が考えられます。生来的な遺伝的設計図の情報は、遺伝子発現のレベルですが、外部環境による情報は、まず電気的活動として表現されます。この現象レベルの差異が理由として考えられます。

この問題を解決するため、私たちは二光子励起イメージング技術と、RNA-seq技術を組み合わせることを目標としています。外部環境に依存する情報は、GCaMPを用いたin vivoカルシウムイメージングと、活動依存的プロモーターとRFPを用いた in vivoでの活動依存的遺伝子発現イメージングにより実現します。更に、このRFP発現細胞と、非発現細胞に対して、RNA-seqを行い、生来的な遺伝的設計図の情報と活動依存的な遺伝子発現の情報がどのように統合されるかを検出します。

本研究では、RNA-seq法の解析について学びました。E14マウスの背側脳室帯周囲からサンプルを回収した5個体と、腹側脳室帯周囲からサンプルを回収した5個体に対して、RNAシークエンスを行いました。背側脳室帯で特異的に発現する遺伝子と、腹側脳室帯で特異的に発現する遺伝子を、可視化することができました。

今後は、発生・発達過程の異なるタイムポイントにおいて、二光子励起イメージングにより「神経活動と活動依存的遺伝子発現」、また、scRNA-seq法により「活動依存的遺伝子発現を含む遺伝子発現パターン」の両方を記録し比較します。生来的に自己組織化された細胞内の情報と、外部環境からの情報がどのように統合され、「個性」が形成されるかを解明していきたいと考えています。