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== ガイドポスト細胞の発見 == | == ガイドポスト細胞の発見 == | ||
[[image:ガイドポスト細胞_fig_1.png|400px|thumb|right|'''図1 バッタ胚の付属肢の模式図。付属肢の先端が左側。ガイドポスト細胞をピンク色で、Ti1神経細胞とその軸索を緑色で示した。孵化を100%として、それまでの発生ステージが％で表される。（A）正常な発生；31%ステージ胚では、Ti1が軸索を伸ばしはじめる。Fe1、Tr1、Cx1細胞は付属肢の中に飛び石状に分布する。35%ステージ胚では、Ti1の軸索がFe1、Tr1、Cx1細胞を経由して中枢神経系へ投射する。（B）Cx1細胞を除去した場合；放射線の照射でCx1細胞を除去しておくと、Ti1の神経軸索は正常な経路を伸長することが出来ず、枝分かれしたり迷走したりしてしまう。''']] | |||
ガイドポスト細胞としての特性を持った細胞は、トノサマバッタの付属肢を用いた研究で最初に報告された（図１）。発生中のバッタ胚の付属肢では、先端にTi1と呼ばれる感覚神経細胞が生じる。このTi1神経細胞は組織の中に最初に神経軸索を伸ばすパイオニアニューロンで、大きな屈曲を含む特定の経路を経由して中枢へと軸索を投射する(Bate 1976)。この特徴的な軸索経路には、Ti1の軸索投射よりも先に、Fe1、Tr1、Cx1と名付けられた特殊な細胞が飛び石状に分布する。Ti1の軸索はこれらの細胞と接触しつつ、細胞から細胞へと渡るように伸長して中枢神経系へと投射する。放射線を照射してCx1細胞を取り除くと、Ti1の軸索は正常な経路を伸長できずに迷走してしまうことから、Cx1細胞はTi1の軸索が正常に投射するために必要であることが示された。これらの細胞は、軸索が伸長するための道しるべ（ガイドポスト）のように働くことから、ガイドポスト細胞という表現が用いられるようになった（Bentley and Caudy 1983 総説も）。 | ガイドポスト細胞としての特性を持った細胞は、トノサマバッタの付属肢を用いた研究で最初に報告された（図１）。発生中のバッタ胚の付属肢では、先端にTi1と呼ばれる感覚神経細胞が生じる。このTi1神経細胞は組織の中に最初に神経軸索を伸ばすパイオニアニューロンで、大きな屈曲を含む特定の経路を経由して中枢へと軸索を投射する(Bate 1976)。この特徴的な軸索経路には、Ti1の軸索投射よりも先に、Fe1、Tr1、Cx1と名付けられた特殊な細胞が飛び石状に分布する。Ti1の軸索はこれらの細胞と接触しつつ、細胞から細胞へと渡るように伸長して中枢神経系へと投射する。放射線を照射してCx1細胞を取り除くと、Ti1の軸索は正常な経路を伸長できずに迷走してしまうことから、Cx1細胞はTi1の軸索が正常に投射するために必要であることが示された。これらの細胞は、軸索が伸長するための道しるべ（ガイドポスト）のように働くことから、ガイドポスト細胞という表現が用いられるようになった（Bentley and Caudy 1983 総説も）。 | ||
バッタ付属肢パイオニアニューロンBate 1976 | バッタ付属肢パイオニアニューロンBate 1976 | ||
ガイドポストを欠失させるBentley and Caudy 1983 | ガイドポストを欠失させるBentley and Caudy 1983 | ||
== 哺乳類におけるガイドポスト細胞 == | == 哺乳類におけるガイドポスト細胞 == | ||
哺乳類においても、神経回路が形成される過程でさまざまなガイドポスト細胞が働くことが知られている。以下に代表的な例を紹介する。 | 哺乳類においても、神経回路が形成される過程でさまざまなガイドポスト細胞が働くことが知られている。以下に代表的な例を紹介する。 | ||
=== glial sling === | === glial sling === | ||
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脳梁をつくる交連性神経細胞の軸索が脳の中央を通過する直前に、未成熟なグリア細胞が | 脳梁をつくる交連性神経細胞の軸索が脳の中央を通過する直前に、未成熟なグリア細胞が | ||
=== corridor cells === | === corridor cells === | ||
[[image:ガイドポスト細胞_fig_3.png|400px|thumb|right|'''図3 マウス胚の、大脳皮質、基底核原基、視床を含む脳断面を模式図で示した。上が背側、左が側方。LGEとcorridor cellsなどのLGEに由来する組織をピンク色で、MGEを水色で、大脳皮質へ投射する視床の神経細胞と神経軸索を緑色で示した。（A）正常な発生；胎生12日目胚；LGEに由来するcorridor cellsがMGEの特定の領域へ侵入して帯状に配列する。胎生15日目胚；視床の神経軸索がcorridor cellsに沿ってMGEを通過し、大脳皮質へと伸長する。（B）Mash-1を欠失したマウス胚；corridor cellsの配列がMGEに形成されず、視床の軸索はMGEを通過することが出来ない。''']] | |||
corridor cellsは、大脳皮質へ投射する背側視床（dorsal thalamus）の神経軸索が、途中の内側基底核原基（MGE: medial ganglionic eminence）を通過するための足場を提供するガイドポスト細胞である（図３）。MGEの中に回廊（corridor）のように配列することから名付けられた。corridor cellsは外側基底核原基（LGE: lateral ganglionic eminence）に由来するGABA作動性の神経細胞である。 | corridor cellsは、大脳皮質へ投射する背側視床（dorsal thalamus）の神経軸索が、途中の内側基底核原基（MGE: medial ganglionic eminence）を通過するための足場を提供するガイドポスト細胞である（図３）。MGEの中に回廊（corridor）のように配列することから名付けられた。corridor cellsは外側基底核原基（LGE: lateral ganglionic eminence）に由来するGABA作動性の神経細胞である。 | ||
背側視床から大脳皮質へ投射する神経軸索は、途中のMGEを通過するさいに特定の経路を伸長する。この経路には、視床の軸索が伸長する前に、近傍のLGEで生まれたcorridor cellsが移動してきて帯状に配列する。視床の軸索はcorridor cellsの配列に沿って伸長することでMGEを通過する。MGEの特定の領域を通過する軸索が作る軸索束は、内包（internal capsule）と呼ばれる。 | 背側視床から大脳皮質へ投射する神経軸索は、途中のMGEを通過するさいに特定の経路を伸長する。この経路には、視床の軸索が伸長する前に、近傍のLGEで生まれたcorridor cellsが移動してきて帯状に配列する。視床の軸索はcorridor cellsの配列に沿って伸長することでMGEを通過する。MGEの特定の領域を通過する軸索が作る軸索束は、内包（internal capsule）と呼ばれる。 | ||
転写因子のMash1を欠失したマウス胚では、corridor cellsが消失し、視床の軸索はMGEを正常に通り抜けることができない。Mash1を欠失したマウス胚の脳組織片に正常なマウス胚のLGEを移植して培養すると、corridor cellsの配列が回復するとともに、視床の軸索がMGEを通り抜けるようになる。corridol cellsを尾側基底核原基（CGE: caudal ganglionic eminence）に異所的に移植した組織片培養では、視床の軸索がCGEに異所的に侵入することも報告されている。これらの結果は、corridor cellsの配列は視床軸索が大脳基底核原基を通過するために必要かつ十分な要素であることを示している。corridor cellsは膜分子のニューレグリン−１を発現し、視床の軸索はニューレグリン−１の受容体膜分子であるErbB4を発現する。ニューレグリン−１やErbB4を欠失したマウス胚では背側視床から皮質への軸索投射に大きな異常が生じることから、corridor cellsによる視床軸索のガイドには、ニューレグリン−１とErbB4によるシグナルが関与していると思われる。 | 転写因子のMash1を欠失したマウス胚では、corridor cellsが消失し、視床の軸索はMGEを正常に通り抜けることができない。Mash1を欠失したマウス胚の脳組織片に正常なマウス胚のLGEを移植して培養すると、corridor cellsの配列が回復するとともに、視床の軸索がMGEを通り抜けるようになる。corridol cellsを尾側基底核原基（CGE: caudal ganglionic eminence）に異所的に移植した組織片培養では、視床の軸索がCGEに異所的に侵入することも報告されている。これらの結果は、corridor cellsの配列は視床軸索が大脳基底核原基を通過するために必要かつ十分な要素であることを示している。corridor cellsは膜分子のニューレグリン−１を発現し、視床の軸索はニューレグリン−１の受容体膜分子であるErbB4を発現する。ニューレグリン−１やErbB4を欠失したマウス胚では背側視床から皮質への軸索投射に大きな異常が生じることから、corridor cellsによる視床軸索のガイドには、ニューレグリン−１とErbB4によるシグナルが関与していると思われる。 | ||
=== lot cells（lot細胞） === | === lot cells（lot細胞） === | ||
[[image: | [[image:ガイドポスト細胞_fig_4.png|400px|thumb|right|'''図4 マウス胚の終脳を側面から見た模式図。脳の先端が左側。lot細胞をピンク色で、嗅球の投射神経細胞とその神経軸索を緑色で示した。（A）正常な発生；胎生12日目胚では、lot細胞が終脳の表層に弧を描くように帯状に分布する。胎生14日目胚では、帯状のlot細胞群の上を嗅球の神経軸索が伸長する。（B）lot細胞を除去した場合；破線で囲った領域のlot細胞を薬剤で除去すると、嗅球の神経軸索はlot細胞が失われた領域に侵入しなくなる。''']] | ||
lot細胞は発生期の終脳表層に帯状に配列し、嗅球の投射神経細胞の軸索伸長をガイドするガイドポスト細胞である（図４）。lot細胞はモノクローナル抗体による染色パターンを手掛かりとして、マウス初期胚の終脳で見つかった。大脳皮質の全域で早い時期に分化する神経細胞で、カハールレチウス細胞のサブグループに分類されることがある。 | lot細胞は発生期の終脳表層に帯状に配列し、嗅球の投射神経細胞の軸索伸長をガイドするガイドポスト細胞である（図４）。lot細胞はモノクローナル抗体による染色パターンを手掛かりとして、マウス初期胚の終脳で見つかった。大脳皮質の全域で早い時期に分化する神経細胞で、カハールレチウス細胞のサブグループに分類されることがある。 | ||
嗅球の投射神経細胞は終脳表層に弧を描くように軸索を伸ばして軸索の束を作る。この軸索束が形成される領域には、軸索よりも先にlot細胞群が帯状に配列する。lot細胞の配列と嗅球の軸索伸長は、終脳を器官培養しても再現することが出来る。薬剤を用いてlot細胞を部分的に除去した終脳を培養すると、嗅球の軸索はlot細胞が失われた領域に侵入しなくなる。また、Netrin-1/DCCシグナルを欠失したマウス胚ではlot細胞の配列が部分的に失われるが、このlot細胞を欠く領域には嗅球の軸索が侵入しない。さらに、転写因子のLhx2を欠失したマウス胚では、lot細胞の分布と嗅球から終脳への軸索投射が大きく乱れる。正常なマウス胚の嗅球とLhx2を欠失したマウス胚の終脳を組み合わせて培養しても嗅球から終脳への軸索伸長は異常なままだが、Lhx2を欠失したマウス胚の嗅球と正常なマウス胚の終脳を組み合わせて培養すると、嗅球の軸索は正しい場所を伸長する。これらの結果は、lot細胞の配列が嗅球から終脳への正常な軸索投射に必要であることを示している。 | 嗅球の投射神経細胞は終脳表層に弧を描くように軸索を伸ばして軸索の束を作る。この軸索束が形成される領域には、軸索よりも先にlot細胞群が帯状に配列する。lot細胞の配列と嗅球の軸索伸長は、終脳を器官培養しても再現することが出来る。薬剤を用いてlot細胞を部分的に除去した終脳を培養すると、嗅球の軸索はlot細胞が失われた領域に侵入しなくなる。また、Netrin-1/DCCシグナルを欠失したマウス胚ではlot細胞の配列が部分的に失われるが、このlot細胞を欠く領域には嗅球の軸索が侵入しない。さらに、転写因子のLhx2を欠失したマウス胚では、lot細胞の分布と嗅球から終脳への軸索投射が大きく乱れる。正常なマウス胚の嗅球とLhx2を欠失したマウス胚の終脳を組み合わせて培養しても嗅球から終脳への軸索伸長は異常なままだが、Lhx2を欠失したマウス胚の嗅球と正常なマウス胚の終脳を組み合わせて培養すると、嗅球の軸索は正しい場所を伸長する。これらの結果は、lot細胞の配列が嗅球から終脳への正常な軸索投射に必要であることを示している。 | ||