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システム脳科学分野

神経分化再生部門 <Laboratory of Neural Differentiation>

部門長:水谷 健一 <Ken-ichi Mizutani, Ph.D.>
 記憶・認知・判断といった高次機能を担う哺乳類の脳は、多様な神経細胞が決まった場所に正確に配置され、これを土台として高度に秩序だった神経回路網を構築することで、高次機能の発現を可能にしています。
 例えば、大脳皮質を構成するグルタミン酸作動性ニューロンは、発生過程において、脳室帯および脳室下帯に位置する神経幹細胞の増殖と分化によって生み出されますが、これには多段階の分化プロセスが重要な役割を果たすことが分かっています。すなわち、脳室帯で生み出された分化過程の未熟なニューロンは、直ちに皮質板へ移動するのではなく、脳室下帯や中間帯近傍に先ず移動し、ここで一過的な多極性形態を獲得します。この多極性形態期の分化過程のニューロンは、特徴的な突起の伸縮運動や遊走を示した後、中間帯の上部において多極性から双極性形態へと再び形態変化し、その後、双極性形態を獲得した細胞はロコモーションと呼ばれる細胞移動様式によって皮質板へと移動することで、皮質ニューロンへと最終分化を遂げることになります。これまでの研究で、中間帯における多段階の分化プロセス、移動様式の調節が、大脳皮質の正常な細胞構築に重要な役割を果たすことが指摘されており、実際、中間帯におけるニューロン移動の異常は、てんかんや精神遅滞を伴う脳奇形のみならず、統合失調症などの高次脳機能疾患とも関連性があることが報告されています。

 本研究部門では、大脳皮質神経分化過程の多段階の分化プロセス・細胞挙動が、如何なる分子機構によって制御されているかを明確化することを目指して、発生生物学、幹細胞生物学、分子生物学の手法を駆使して研究を展開しています。このような神経幹細胞の運命制御機構を分子的に理解することは、基礎生物学の発展に寄与するだけではなく、幹細胞を利用した中枢神経系の再生医学への応用に貢献することが期待されます。
研究室代表者名:水谷 健一 Ken-ichi Mizutani, Ph.D.

研究テーマ

  1. 発生期大脳皮質における神経発生と血管発生の相互依存性の解析
  2. 神経幹細胞における低酸素誘導因子の解析
  3. 神経分化過程における多極性形態期の解析

主要論文

  1. Yamanishi E., Yoon K., Alberi L., Gaiano N., Mizutani K. NF-κB signaling regulates the generation of intermediate progenitors in the developing neocortex. Genes to Cells. 2015;20:706-719.
  2. Inoue M., Iwai R., Yamanishi E., Yamagata K., Komabayashi-Suzuki M., Honda A., Komai T., Miyachi H., Kitano S., Watanabe C., Teshima W., Mizutani K. Deletion of Prdm8 impairs development of upper-layer neocortical neurons. Genes to Cells. 2015;20:758-770.
  3. Inoue M., Kuroda T., Honda A., Suzuki-Komabayashi M., Komai T., Shinkai Y. and Mizutani K. Prdm8 regulates the morphological transition at multipolar phase during neocortical development. PLoS ONE 2014;9:e86356.
  4. Mizutani K., Yoon K., Dang L., Tokunaga A. and Gaiano N. Differential Notch signaling distinguishes neural stem cells from intermediate progenitors. Nature 2007;449:351-355.
  5. Mizutani K. and Gaiano N. Chalk one up for 'nature' during neocortical neurogenesis.Nature Neuroscience 2006 :9:717-718.
  6. Mizutani K. and Saito T. Progenitors resume generating neurons after temporary inhibition of neurogenesis by Notch activation in the mammalian cerebral cortex. Development 2005;132:1295-1304.
  7. Miyagi S., Saito T., Mizutani K., Masuyama N., Gotoh Y., Iwama A., Nakauchi H., Masui S., Niwa H., Nishimoto M., Muramatsu M. and Okuda A. The Sox-2 regulatory regions display their activities in two distinct multipotent stem cells. Molecular and Cellular Biology 2004;24:4207-4220.
  8. Furuya M., Yasuchika K., Mizutani K., Yoshimura Y., Nakatsuji N. and Suemori H. Electroporation of cynomolgus monkey embryonic stem cells. Genesis 2003;37:180-187.
  9. Mizutani K., Sugimoto K., Okuda T., Katsuya T., Miyata T., Tanabe T., Higaki J., Ogihara T., Yamori Y., Tsujita Y., Tago N. and Iwai N. Kynureninase is a novel candidate gene for hypertension in spontaneously hypertensive rats. Hypertension Research 2002;25:135-140.
  10. Mizutani K., Ikeda K., Tsuda K. and Yamori Y. Inhibitor for advanced glycation end products formation attenuates hypertension and oxidative damage in genetic hypertensive rats. Journal of Hypertension 2002;20:1607-1614.

メンバー

水谷 健一(准教授):Ken-ichi Mizutani, Ph.D. (Principal investigator, Associate Professor)
山形 一行(特定任用研究員・助教):Kazuyuki Yamagata, Ph.D. (Research assistant professor)


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