マウスを用いた子どもの脳の発達の研究

助教：

中川 直樹
5名

技術支援員： 3 名

大学院生としての参加，熱烈歓迎します！
脳の ” 神経回路 ” の発達と機能の研究

岩里 琢治

大学院生：

国立遺伝学研究所 神経回路構築研究室

研究の概要：

教授：（2021 年 11 月現在）

”Supernova 法 ” の開発
大脳皮質の神経細胞を疎らに明るく光らせることに成功！

私たち哺乳類の脳は高度な情報処理能力をもっていますが，その基盤となるのは複雑でありながらも精緻に構築された情報の流れ神経回路です。それが発達する仕組みを理解するためには，シナプス→軸索分子から動物個体までの統合的な研究が必要不可欠です。
本研究室では，分子生物学を基盤とし、先端的マウス遺伝樹状突起学（発生工学）、イメージングを中心とした多角的なアプロー

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樹状突起

目的の遺伝子を , 光っている細胞で軸索のみノックアウトすることに成功！

チにより，哺乳類の脳の神経回路がどのように発達し機能するのかを明らかにすることを目指しています。

Luo, Mizuno et al., Sci Rep 2016
Mizuno et al., Neuron 2014

私たちの研究の特徴(１) マウス遺伝学を駆使する研究室の施設、実験機器（主なもの）

大脳（大脳皮質）
マウスの脳

小脳

小脳

○

分子生物学：○

in vivo エレクトロポレーション：2 セット○

イメージング

（視床）
脳幹

脳幹

脊髄

2 光子励起顕微鏡

生後４日目

生後５日目 生後６日目

1台

2 光子励起レーザー顕微鏡（共通機器） 1 台

生後 5 日目

正立顕微鏡、倒立顕微鏡、実体顕微鏡 多数○（１）マウスは飼育と繁殖が容易であり、遺伝学をはじめと組織学クリオスタットする幅広い実験が自由自在に行える哺乳類。

ビブラトーム（２）マウスの脳は，基本的にヒトの脳と同じ構造をしている

※

生後３日目

一式

共焦点レーザー顕微鏡

マウスを用いるメリット→

樹状突起が適切な方向に伸びる仕組みの解明(２) 幅広い技術を用いて解析する

大脳（大脳皮質）ヒトの脳

新生仔マウス脳で神経細胞を長期間くり返し観察することに成功（世界初！）：○

ヒトの脳の理解に直結！

Nakazawa et al., Nature Commun.2018

他

Mizuno et al., Neuron 2014

細胞培養
ES 細胞（ノックアウトマウス作製）

遺伝研のマウス実験環境は、総合的にみて、神経細胞

新生仔マウスの大脳皮質における ” パッチワーク型 ” 自発活動の発見！

他

世界でもトップクラスです。

マウスをモデルとして用いて，” 子どもの脳の発達 ” を理解する
子どもの脳は，環境からの刺激をうけて成長する！
（例：こどもの時期に ” ある言語 ” を使うことにより，その言語は一生母国語として使える。
言語刺激により，脳の回路のどこかが組換わり，それが一生保持されると考えられる。）→

その仕組みをマウスの「バレル」を用いて探る

バレルとは？

バレルは，新生児期にヒゲから入力を受けて発達するバレルを GFP 標識した Tg マウスの脳

視床皮質軸索樹状突起

Mizuno et al., Cell Rep 2018

研究室の目標：ヒトの子どもの脳において ” 環境の影響をうけながら ” 神経回路が発達するメカニズムを、マウス遺伝学を含む幅広い先端的技術を駆使して、神経活動の役割と遺伝子機能の観点から解明する。

出生直後

総研大 大学院生の業績
岩田ヒゲバレル

生後1週目

亮平（学振 DC2）：

羅ブンジュウ（学振 DC2）：*Iwata and Iwasato, BioProtoc., 2016（* 責任著者）

Katori, Noguchi-Katori, ---, ---, Luo et al., Sci. Rep. 2017

Luo, Mizuno, Iwata et al., Sci. Rep. 2016

Luo et al., Sci. Rep. 2016

*Iwata et al., J. Neurosci. 2015（* 共責任著者）

Mizuno, Luo et al., Neuron 2014

Iwata et al., Cell Rep. 2014

中沢信吾（学振 DC1）：

Ogiwara, Iwasato, ---, Iwata et al., Hum. Mol Genet. 2013 *Nakazawa et al., J Neurosci. 2020（* 共責任著者）
岩田亮平、岩里琢治
鈴木Suzuki et al., Neurosci. 2015

バレル（げっ歯類体性感覚野にみられる斑点）の配置は，顔にらくの期間にヒゲからの刺激をうけることにより，関係する神経Arakawa, Suzuki et al., J. Neurosci. 2014

おけるヒゲの配置と一致し，1 本のヒゲからの入力は 1 個のバ回路が成長し，その結果として「バレル」が形成される。そして，レルにのみ伝えられる。

それは一生保持される。

中沢信吾、水野秀信、岩里琢治

5 名学位取得（2014 年〜）
1. Nakazawa, S. et al., (2020) J Neurosci. 40, 7637-50

岩田亮平

鈴木亜友美

3.

Mizuno, H. et al. (2018) Cell Rep. 22, 123-135

プレスリリース

4.

Katori, S. et al., (2017) J. Neurosci. 37, 7682-7699

プレスリリース

羅5.

Luo, W., Mizuno. H. et al. (2016) Sci. Rep. 6, 35747

プレスリリース

Pr Cre6.

Iwata, R. et al., (2015). J. Neurosci. 35, 13728-44.

中沢

プレスリリース

遺伝子

7.

Suzuki A. et al. (2015). Neurosci. 290, 518-529.

8.

Mizuno, H., Luo, W. et al., (2014). Neruon, 82, 365-379

flox マウス

Cre マウス

Cre/loxP 組換え

Iwasato et al., Nature, 2000

ＸPr Cre遺伝子

研究室見学：随時可Suzuki et al., Neurosci, 2015
大脳皮質視床連絡先：岩里琢治（tiwasato@nig.ac.jp)

実験医学 2018

総研大 大学院生

プレスリリース

Pr CreＸLuo, Mizuno, Iwata, Nakazawa et al., Sci. Rep. 2016

2. Nakazawa, S. et al., (2018) Nature Commun. 6, 3106
遺伝子

遺伝子

Mizuno, Ikezoe, Nakazawa et al., Cell Rep. 2018

主要業績（原著論文）

脳の領域特異的に、目的の遺伝子をノックアウト

Pr CreMizuno, Nakazawa, Iwasato. J.Vis.Exp. 2018

亜友美（学振 DC2）：

生まれたばかりのマウスの脳にはバレルは存在せず，出生後しばloxP

Nakazawa et al., Nature Commun. 2018

化学と生物 2015

9. Iwata, R. et al. (2014). Cell Rep. 8, 1257-1264.

プレスリリース
プレスリリース

10. Arakawa, H., Suzuki, A., et al., (2014). J. Neurosci. 34, 12001-14.
11. Iwasato, T. et al., (2008) J. Neurosci. 28, 5931-43.

ブンジュウ
信吾

Ramasamy Kandasamy
4 名在籍（2021 年 11 月現在）
王中嶋

ルーウェイ
ちえみ

12. Iwasato, T. et al., (2007) Cell 130, 742-53.

プレスリリース

Piu Banerjee

13. Iwasato, T. et al. (2000) Nature 406, 726-31.

プレスリリース

二橋彩音

14. Iwasato, T. et al. (1997) Neuron 19, 1201-10.

Dongqing Gao