2016年1月5日

英国科学雑誌「Development」に丸山千秋主席研究員らの論文が発表されました。

ヒトの『進化の記憶』を鳥の脳から解き明かす
～哺乳類大脳の進化過程の一端に迫る研究論文が掲載～

当研究所神経回路形成プロジェクトの丸山千秋主席研究員と京都府立医科大学の野村真准教授らの研究グループとの共同研究で、哺乳類脳と鳥類脳で共通したメカニズムや同様の神経幹細胞が存在することを発見し、本研究に関する論文が平成28年1月5日（火）に英国科学雑誌『Development』のオンライン速報版に掲載されました。
http://dev.biologists.org/content/143/1/66

本研究成果は、他の動物の細胞との比較検証により、哺乳類大脳皮質の進化的起源に迫る手がかりとなるもので、今後は小頭症やその他の先天性脳神経疾患などの原因究明へと進展していくことが期待されます。丸山研究員は、電気穿孔法および脳スライス培養技術を用いて、発生期トリ脳の神経細胞の動きを世界で初めてライブイメージングで観察し、トリ神経前駆細胞の分裂面の特徴を明らかにしました。

１．本論文の背景

ヒトを含む哺乳類の大脳皮質は、脳の中でも最も主要な部分として、感情情報を統合し、記憶や認知機能を司る中枢ですが、哺乳類の進化の過程でどのようにして獲得されたかは謎に包まれていました。

２．本論文の概要

これまでの研究は哺乳類の脳の発生過程だけに注目し、他の動物の脳の発生過程を比較した研究はほとんど報告されていなかったため、本研究では、羊膜類の中でも哺乳類と同様に大きく発達する鳥類の大脳の発生過程を解析しました。電気穿孔法という簡便かつ多量に外来遺伝子を生体組織に導入できる方法によって神経幹細胞が産生されるメカニズムを解析した結果、哺乳類と鳥類に共通した発生プログラムや、鳥類独自の発生プログラムを解明しました。その結果、哺乳類、特に霊長類の大脳皮質に多く存在する神経幹細胞と同様の特徴を持つ細胞が鳥類にも存在することを発見しました。

本研究結果から、進化の過程で哺乳類と鳥類が共通したメカニズムによって大きな脳を獲得したことが推測されました。

鳥類は哺乳類と同様に社会性や高度な知性を持っていることが明らかとなっており、本研究は哺乳類の知性の基盤となる脳の進化起源に迫る手がかりとして、今後、哺乳類独特の大脳皮質の発生に伴う様々な疾患の解明にも貢献することが期待されます。

本研究は、京都府立医科大学、東京都医学総合研究所、愛媛大学、東北大学、日本大学、ドレスデン再生治療センターと共同で行ったものです。

（図１） 哺乳類、爬虫類、鳥類の系統関係。これらは羊膜類と呼ばれる動物群に含まれ、共通の祖先から進化したと考えられている。羊膜類の中でも、哺乳類、鳥類は特に大きな大脳を持ち、社会性や高度な知性を発達させている。

（図2）哺乳類、鳥類大脳における神経細胞の産生様式の比較。哺乳類では、脳室側の前駆細胞(A)が増殖し、基底膜側の前駆細胞(B)を産生する。基底膜側の前駆細胞の一部は Tbr2 と呼ばれる転写因子を発現している。一方、鳥類にも哺乳類と同様な基底膜側の前駆細胞が存在しているが、鳥類では Tbr2 を発現する細胞は分裂能力を失っている。

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