研究

PROJECT1：神経幹細胞の対称分ー非対称分裂

神経幹細胞は脳の内側の空洞（脳室）から脳の表面まで到達したきわめて細長い細胞質をもつ上皮細胞であり、細胞核は細胞周期ごとにエレベーターのように往復運動を繰り返します。このような幹細胞がぎっしり詰まっている訳ですから、発生中の脳は大変ダイナミックな組織です。神経幹細胞は対象分裂（symmetric cell dividion)によって数を増やしたあと、神経細胞に分化する細胞（神経前駆細胞）と幹細胞自身とを生じる非対称分裂(asymmetric cell dividion)へと移行します。この遷移のメカニズムおよび非対称分裂の仕組みは幹細胞と神経細胞の数を決定するのに大変重要です。また、神経幹細胞の伸長構造は神経細胞が移動するためのレールとして脳を構築する上で必須の体制です。

私たちの研究室は幹細胞のダイナミックな動きを組織切片の中で観察できるライブイメージングの実験系を確立し、マウスの神経幹細胞の分裂と娘細胞の運命を追ったところ、これまでの常識とは異なり、上皮細胞の極性とは独立（垂直）に分裂すること、また、娘細胞の一方が上皮構造を維持しながら幹細胞となることを明らかにしました。しかし、この娘細胞の構造と運命の非対称性を規定している仕組みはいまだはっきりしません。現在、中心体や上皮構造などに注目しながら、神経幹細胞の非対称分裂の分子メカニズム、増殖モードから神経産生モードへの遷移機構を明らかにすることに取り組んでいます。

PROJECT2：複雑な脳に出現する新しいタイプの幹細胞：脳の複雑化に向かった進化

マウスのような単純な脳も、霊長類やフェレットのような複雑な脳も、出発点は一層の幹細胞の管ですが、複雑な脳を持つ哺乳類では、新しいタイプの神経幹細胞が出現し、神経を効率的に産生します。これを脳室帯外幹細胞といいます。

最近私たちはこのタイプの幹細胞がごく少数ながらげっ歯類（マウスなど）にも存在すること、通常の幹細胞の分裂の際、まれに起きる傾斜した分裂によって生じ、幹細胞層（脳室帯）からジャンプして離れてゆくことを発見しました。つまり、単純な脳においても複雑な脳にみられるタイプの神経幹細胞が確かに存在しているわけです。高等哺乳類では、マウスとは異なり、このタイプの幹細胞が新たな場所に移動し、どんどん増殖します。その仕組みは不明ですが、脳室帯外神経幹細胞を量産するモデルマウスや複雑な脳をもつフェレットを実験系として、この新しいタイプの幹細胞の出現、定着、増殖の仕組みを明らかにし、複雑な脳の形成の秘密に迫ろうとしています。

PROJECT3:幹細胞の非対称性の形成メカニズムと組織間相互作用

神経幹細胞は細胞内に生じた非対称性に従って、自己複製能分化能を娘細胞に伝えます。この非対称性（細胞極性）の形成の物理化学的なメカニズムをショウジョウバエという単純な実験系を使い、理論系の研究室を共同で明らかにしようとしています。また、種を超えて、周囲の組織に対する神経幹細胞の分裂方向、つまり組織の成長方向を制御する細胞間シグナルの解明に向けて研究を行っています。