分子細胞脳科学分野

神経発生分子機能部門 ＜Laboratory of Developmental Neurobiology＞

部門長：元山 純 ＜Jun Motoyama,Ph.D.＞

---

　私たちは脳が形成される過程を理解することが、脳の理解につながると考え２つのテーマを中心に研究しています。１つ目のテーマは神経幹細胞の発生の仕組みについてです。神経幹細胞は胎児期の初期では自己増殖し幹細胞を増やしますが、やがて神経細胞を生み始め、さらに時間の経過に伴いグリア細胞を生みます。私たちは時間の経過と共に起こる神経幹細胞の変化に注目しています。なぜ時間の経過と共に幹細胞の性質が変化するのでしょうか。私たちは現在までに神経幹細胞で細胞内Ca²⁺濃度が自発的に変動することを観察しています。そしてこの変動パターン（周期と幅）が発生の初期と後期とで異なることを見出しました。細胞内Ca²⁺濃度の自発的変動パターンの変化は、時間の経過とともに起こる幹細胞の性質の変化と関係があるかもしれません。この現象をきっかけとして私達は神経幹細胞の発生に関わる分子機構を解明しようとしています。
　２つ目のテーマは出生後の脳の発達の仕組みについてです。新生児への母子分離ストレスが海馬の発達や成長後の脳の機能にも影響を与えることがわかっています。脳の発達は環境からの影響を受けながら進行していますが、その詳しいメカニズムはまだよくわかっていません。私たちは母子分離ストレスの系を使って、抑制性神経細胞の分化がストレスによって抑制されること、そのストレス感受性に海馬の左右間で差があることを見出しました。この現象をきっかけとして私たちは脳発達過程における抑制性神経細胞の分化制御メカニズムと環境因子との関係を解明しようとしています。

（図）7.75日齢マウス胚神経板の正中決定過程におけるソニックヘッジホッグの発現（緑）

研究テーマ

1. 神経幹細胞の発生制御過程を制御する分子機構の理解
2. 新生児への母子分離ストレスが海馬の発達に与える影響
3. 神経幹細胞発生における自発的Ca²⁺細胞内濃度変動

主要論文

1. Murakami Y, Imamura Y, Saito K, Sakai D, Motoyama J. (2019) Altered kynurenine pathway metabolites in a mouse model of human attention-deficit hyperactivity/autism spectrum disorders: A potential new biological diagnostic marker. Sci Rep. Sep 12;9(1):13182.
2. Watanabe-Takahashi M, Yamasaki S, Murata M, Kano F, Motoyama J, Yamate J, Omi J, Sato W, Ukai H, Shimasaki K, Ikegawa M, Tamura-Nakano M, Yanoshita R, Nishino Y, Miyazawa A, Natori Y, Toyama-Sorimachi N, Nishikawa K. (2018) Exosome-associated Shiga toxin 2 is released from cells and causes severe toxicity in mice. Sci Rep. Jul 17;8(1):10776.
3. Katahira T, Miyazaki N, Motoyama J. (2018) Immediate effects of maternal separation on the development of interneurons derived from medial ganglionic eminence in the neonatal mouse hippocampus. Dev Growth Differ. Jun;60(5):278-290.
4. Shikata Y., Hashimoto H., Okada T., Ellis T., Matsumaru D., Shiroishi T., Ogawa M., Wainwright B. and Motoyama J. Ptch1-mediated dosage-dependent action of Shh signal regulates neural progenitor development at late gestational stages. (2011) Dev. Biol. 349(2), 147-159.
5. Aoto K., Shikata Y., Imai H., Matsumaru D., Tokunaga T., Shioda S., Yamada G. & Motoyama J. (2009) Mouse Shh is required for prechordal plate maintenance during brain and craniofacial morphogenesis. Dev Biol. 327, 106-120.
6. Aoto K., Shikata Y., Higashiyama D., Shiota K. & Motoyama J. (2008) Fetal ethanol exposure activates protein kinase A and impairs Shh expression in prechordal mesendoderm cells in the pathogenesis of holoprosencephaly. Birth Defects Res A Clin Mol Teratol. 82, 224-231.
7. Motoyama J. (2006) Essential roles of Gli3 and sonic hedgehog in pattern formation and developmental anomalies caused by their dysfunction. Congenit Anom. 46, 123-128. Review.
8. Motoyama J. & Aoto K. Important role of Shh controlling Gli3 functions during the dorsal-ventral patterning of the telencephalon. In Hedgehog-Gli Signaling in Human Disease, Editor: A. Ruiz i Altaba Chapter 14, 177-183 (2006). Landes Bioscience/Eurekah.com, Springer Science+Business Media, Inc. Texas. Review.
9. Motoyama J., Milenkovic L., Iwama M., Shikata Y., Scott M.P., & Hui CC. (2003) Differential requirement for Gli2 and Gli3 in ventral neural cell fate specification. Dev Biol. 259, 150-161.
10. Aoto K., Nishimura T., Eto K. & Motoyama J. (2002) Mouse GLI3 regulates Fgf8 expression and apoptosis in the developing neural tube, face, and limb bud. Dev Biol. 251, 320-332.
11. Motoyama J., Liu J., Mo R., Ding Q., Post M. & Hui CC. (1998) Essential function of Gli2 and Gli3 in the formation of lung, trachea and oesophagus. Nat Genet. 20, 54-57.
12. Motoyama J., Takabatake T., Takeshima K. & Hui CC. (1998) Ptch2, a second mouse Patched gene is co-expressed with Sonic hedgehog. Nat Genet. 18, 104-106.
13. Motoyama J., Kitajima K., Kojima M., Kondo S. & Takeuchi T. (1997) Organogenesis of the liver, thymus and spleen is affected in jumonji mutant mice. Mech Dev. 66, 27-37.

メンバー

元山 純（教授）：Jun Motoyama, Ph.D. (Principal investigator, Professor)
伊藤　優樹（助教）：Yuki Ito, Ph.D.（Research assistant professor）
嶋田　容子（助教）：Yoko Shimada, Ph.D.（Research assitant professor）

研究室の連絡先