拠点メンバー

仲村　春和（神経発生学）

仲村春和

1971年京都大学理学部卒、1972年京都府立医科大学解剖学教室助手、1977年広島大学医学部解剖学教室助手、講師、助教授を経て、1988年京都府立医科大学生物学教室教授、1994年東北大学加齢医学研究所分子神経教授、2001年東北大学生命科学研究科の発足に伴い配置換え、1979-80年にフランスの国立発生学研究所に留学（Nicole Le Douarin教授に師事）、1987-88年にSt LouisのWashinton Universityに留学（Dennis O’Leary教授と共同研究）。医学博士、専門は神経発生学。1998-2003特定領域研究「脳のパターン形成」領域代表。エレクトロポレーションによる生きたニワトリ胚への遺伝子導入を開発したが、これは革命的な遺伝子導入法で発生生物学のルーチンの手法となっている。著書「標準細胞生物学」（共著、医学書院、1999年）、「脳神経科学」（共著、三輪書店、2003年）、訳書「ラーセン最新人体発生学」第２版（共訳、西村書店、1999年）


研究内容の紹介

私たち人間の脳は非常に複雑な構造をしており，記憶，学習等の高次機能を営みます。脳は大脳，中脳，小脳などの領域に分かれ，それぞれ特徴的な構造をしており，また複雑ではあるが正確な神経回路を形成することにより機能することができます。

このような複雑な脳も発生をたどると最初は受精卵にまで帰結しますが，受精卵が分裂増殖を繰り返し，発生が多少進んだところで神経誘導という出来事があり，神経系のもとができます。最初は板状のもの（神経板），それが管になり，さらに脳のもとになる膨らみができ（脳胞），それらが細分化と部域特異的な発生分化をすることにより複雑な脳ができあがります。

脳構築・分子神経研究分野では脳の領域がどのような分子メカニズムで形成されるか，特定の領域の中で個々の神経細胞はどのようにしてそのアイデンティティを獲得するかというテーマで研究を行っております。脳の領域は転写制御因子（形態形成遺伝子の産物）の組み合わせによって決まることが明らかとなってきました。このような研究を可能にしたのがin ovo エレクトロポレーションという方法による遺伝子強制発現法です。これは目的とする遺伝子を目的の場所に注入し，低電圧（25V）の電場をかけることです。DNAは負に帯電していますので，陽極側に効率よく遺伝子を強制発現させることができます。生きたニワトリ胚に導入できますので，その影響を解析することによりその遺伝子の働き，脳の形態形成のメカニズムなどを研究することができます。最近、siRNA法という方法を導入することにより、標的遺伝子のノックダウンも行えるようになりました。これは20塩基対くらいの2本鎖RNAがその標的のmRNAを破壊することを利用したものです。この方法は将来遺伝子治療などにも応用できると思われます。

この方法により将来小脳に分化すべきところに，中脳特異的な遺伝子を発現させてやりますと，その領域は中脳としての特性を持つようになり、小脳にはならず中脳視蓋という組織に分化することを明らかにしました。中脳と後脳の境界部にはFgf8(繊維芽細胞増殖因子)が発現していて、中脳と後脳部での転写因子の発現を制御することによりそれらの発生運命を制御します。Fgf8の強いシグナルにより細胞内のRas-ERKシグナル経路が活性化されると小脳が分化することが示されました。しかし、Ras-ERK経路は細胞の癌化とも関係のある経路で、幾つかのステップでそれを抑制する因子が存在し、シグナルが流れすぎないよう、調節されているということが分かってきました。

ニワトリ胚は古くから実験発生学の材料として使われてきたが、トランスジェニックニワトリ、ノックアウトニワトリなどの作成が難しく、分子生物学の時代になってモデル動物としての価値が下がっていた。仲村らが開発したエレクトロポレーションによる生きたニワトリ胚への遺伝子導入により、特定の発生段階の特定の部域に遺伝子が導入できるようになり、一気に脊椎動物発生生物学の研究材料として再認識されるようになった。さらに、エレクトロポレーションによるsiRNAによるノックダウンもできるようになっている。チックミーティングが4月11-14日にバルセロナで開催されたが、200代くらいの演題の9割以上がエレクトロポレーションを利用している。
この方法は改良され、マウス胚などでも利用されるようになり、発生生物学のルーチンのテクニックとなっている。。

A, B: Fgf8bによる中脳胞の後脳へ発生運命転換。Fgf8bを孵卵2日のニワトリ胚中脳胞で強制発現すると、中脳胞の発生運命が後脳へと変わり、中脳部に小脳が分化する。
C, D: ドミナントネガティブ型Rasを後脳部で強制発現すると後脳胞の発生運命が中脳へと変わり、後脳部に視蓋が分化する。これらのことを総合して、強いFgf8シグナルによりRas-ERKシグナル経路を活性化すると小脳が分化すると考えられた。

代表的な論文
  1. 1. Suzuki-Hirano, A., Sato, and Nakamura, H. (2005) Regulation of isthmic Fgf8 signal by Sprouty2. Development, 132, 257-265.
  2. 2. Sato, T. and H. Nakamura (2004) The Fgf8 signal causes cerebellar differentiation by activating Ras-ERK signaling pathway. Development 131, 4275-4285.
  3. 3. Sato, T., Araki, I., Nakamura, H. (2001) Inductive signal and tissue responsiveness to define the tectum and the cerebellum. Development, 128: 2461-2469.
  4. 4. Katahira, T., Sato, T., Sugiyama, S., Okafuji, T., Araki, I., Funahashi J., and Nakamura, H. (2000) Interaction between Otx2 and Gbx2 defines the organizing center for the optic tectum. Mech. Dev. 91, 43-52.
  5. 5. Nakamura, H. (2001) Regionalisation of the optic tectum: Combination of the gene expression that defines the tectum. Trends Neurosci. 24, 32-39.

 

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