博士 （生 命科 学）古郡慶子
学 位 論 文 題 名

胎児期大脳皮質と成体期視床下部の前駆体細胞の増殖制御機構の解析
学位論文内容の要旨
脳内における細胞増殖は神経基盤ネットワークの構築過程である胎児期の発生に必須のステップである。さらに成体脳においても多くの領域において様々な種類の前駆体細胞が存在し、増殖を繰り返しており、脳機能の発現に重要な役割を果たしていることが明らかになりつつある。例えば海馬の歯状回においては神経前駆体細胞が増殖、分化し、記憶の保持や気分の調節などに関わることが示唆されている。従って、脳機能発現に関わる分子の細胞増殖における 役 割 を解 明 す るこ とは脳 機能の 発現とそ の破綻 の理解に 貢献で きると考 えられる 。
DIS
C1はス コット ランドに おける 精神疾患(
DSMI
Vに基づぃた診断による）多発大家系における遺伝学的研究によって発見された。細胞内の多くのタンパク質と相互作用し、脳神経の発達を含む 多様な 中枢神経 機能に関 わる分子であると考えられている。DIS
C1は特に細胞増殖のの制御 にも関 わる可能 性が示唆 されており、GSK
3pとの相互作用を介して胎児期における細胞増殖および、成体海馬の神経前駆体細胞の増殖を制御していることが報告された。しかしながら 、DISC1を介した 細胞増 殖制御の詳細な分子機構や様々な細胞内外シグナルとの関連性、および脳機能との関連についてはほとんど解明されていない。そこで本博士論文では
DIS
C1の細 胞増殖 における 役割に 着目し、 D
IS
C1を 介した胎 児期にお ける細 胞増殖が DISC
1
のりン酸 化によ って制御 されてい ること を見出し た。さ らにDISC1がGS
K3pとの結合を介してだけでなく、核内におけるPML(promyelocyticleukerniaprotei
みとの結合を介した別の経路を介しても胎児期における細胞増殖を制御し、この経路は脳発達障害を引き起こすとされるサイトメガロウイルス感染によって阻害される可能性を見出した。さらに成体脳においては気分や食欲、睡眠などの調節に関わる視床下部に着目し、視床下部に存在する増殖細胞の種類とこの細胞群におけるの発現を明らかにし、細胞増殖調節機構と視床下部の機能との関連性についても研究を進めたので報告する。
旦！墨g！Q
塑2酸化睦よ塗胎任趨太脳塵質Q
細胞増殖制御捲捲Q
鰹明D
IS
C1
はGS
K3Dと結 合し、W州D‐Ca
temnpathwりを介 して胎仔 期の細 胞増殖を 制御す ることが報告さ れてい たが、さ らにジョ ンズホ プキンス 大学の S
aWa
教授らはD
IS
C
1の710番目のセ1」ン 残基（S710）がりン 酸化修 飾を受け、このS
710
がりン酸化を受けるとDISC1とGSK3Dとの結合量が減少することを見出した。そこで私は胎仔期大脳皮質においてS710のりン酸化状態の制御によって、DI
SC1を介した細胞増殖調節機構が制御されるとの仮説を立て、m セ′Delec廿oporation法を用いて検証を行った。その結果、DISC1の脱リン酸化により細胞増殖が亢
―1515―

進し、リン酸化を受けると細胞の増殖が終止することを見出した。
DISClQPMLと 堕 鎚 金 童 企 k丞 鹽 任 期 太 脳 塵 質 堕 細 胞 増 殖 制 御 捲 撞 堕 鰹 明
DIS
C1は核 内で はPML 'oodyと 呼ば れる 核内 構造 物に多 く局在し、さらにPMLと結合 することが明らかになっている（未発表）。PM
Lは広くがん抑制因子としてその機能が知られているが、ウイルス感染などの細胞外シ グナルに応答して細胞増殖、アポトーシス、遺伝子発現制御など 様々 な機 能に 関わ ること が報告されている。そこでDISC1がGSK3pとの相互作用を 介してだけでなく、PMLとの相互作用を介しても胎児期大脳皮質 における細胞増殖を制御するとの仮説を立て、inuteroelectroporation
法を用いて検証を行しゝ、DI
S
C1がP
M
Lとの相互作用を介し ても 細胞 増殖 を制 御する ことを見出した。さらにDISC1とPMLとの相互作用は生後 の脳発達に影響を及ぽすとされるサ イトメガ口ウイルス(CMV)
感 染の初期遺伝子産物であるIE1により阻害されるが（未発表）、実際にI
E1が胎仔期大脳皮質における前駆体細胞の増殖を阻害することを見出した。
塵笠趨担鏖下部壁塑堕墨坦殖麺胞Q援塞的鰹抵前駆体細胞の増殖は成体期の 脳においても様々な脳領域において見られ、さまざまな脳機能発現に関与している可能性が 示唆されている。本研究では気分、食欲、睡眠など様々な生理機能の調節に関わる視床下部 に着目し、視床下部においても細胞の増殖が観察され、これらはNG2やOlig2を多く発現する オリゴデンドロサイト前駆体細胞であることを明らかとした。
さらにこれらの細胞は抗うつ 剤SSRIの慢性投与により増加することを見出し、DISC1を多く発現する細胞群であることを見出した。
【まとめ】
本研究では細胞増殖における DIS
C1の機能に着目して研究 を進め、胎児期における神経幹細胞 の増 殖を 2つ の異 なる 分子経路によって調節している ことを明らかにした。1つ目 は報告
さ れて いた G
SK3Bと の結 合を 介 した 経路 であ り、 さら にDISC1の ルン 酸化 によって 制御されることを見出した。さらに PMLとの結合を介した異なる 経路によっても細胞増殖を制御すること見出した。このことか らDISC1が生理的条件下にお ける神経前駆体細胞の増殖制御だけでなく、細胞内（細胞の種 類など）や細胞外（異なる脳領域や様々な環境など）の色々な状況下において細胞の増殖を 制御し得る可能性が示唆された。さらに本研究では成体期の視床下部に視床下部におけるオ リゴデンド口サイト前駆体細胞を同定し、抗うつ薬投与により増加し、DISC1を多く発現する細胞群であることを見出し た。今後、実際に視床下部のオリゴデンドロサイト前駆体細胞 の増殖を制御するか検討し、この細胞群におけるDISC1の発現をノックダウンしたときの行 動解析を行うことなどにより、視床下部増殖細胞の機能解明にもっながることが期待される。

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学位論文審査の要旨
主査

教授

鈴木利治

副査

教授

南副査

准教授

副査

教授 澤雅文山本融明（ジョンズホプキンス大学）

学 位論文 題名

胎児期大脳皮質と成体期視床下部の前駆体細胞の増殖制御機構の解析
胎児期における脳内細胞増殖は、神経回路の形成等に必須のステップであるが、近年、成体脳においても、様々な脳領域で増殖細胞が脳機能の維持や修飾に機能を果たしていることが明らかになりつっある。これらの増殖細胞の制御異常は、様々な神経・精神疾患と関連する可能陸が示唆されているが、詳細な解析はなされていない。本博士論文では、1．マウス胎仔期大脳皮質で生じる神経前駆体細胞の増殖制御機構を解明した。具体的には、精神疾患多発大家系における責任遺伝子として同定されたDis
rupte
d―I
n―Sc
hizophreniaのISCl)
のりン酸化が、Wntノロ―c
at
eni
nsi
gnali
ng
を介し た 細胞 増 殖 を制 御する 仕組み を見いだ し解析 した。 さらに 、DISC1は 核内でpromyelocyt ic
leukemiaprotein (PML)と相互作用を行う事で神経前駆体細胞の増殖を制御することを見いだした。
また 、サイ トメガロ ウイル ス(CM¥O感 染がDISC1とPKMLの相互作用を阻害し細胞増殖を抑制することを 見いだ した。これはCMV感染による脳の発達障害が細胞増殖の抑制による可能性を示唆し、発達障害に伴う精神疾患の発症機構に新たな視点を加える成果である。
成体脳におしゝては、海馬における神経細胞新生が広く研究されているが、精神疾患に関わり、気分、睡眠、食欲、概日リズムなどの調節に関わる視床下部における細胞新生は未解明であった。視床下部は多数の神経核からなり、中心である第三脳室周辺は、成体期においても細胞増殖が活発であることが示唆されている。しかしながら、増殖細胞の種類、動態、制御機構、機能はほとんど解明されていない。本研究では、視床下部の増殖細胞の解析を進め、視床下部における増殖細胞は主にオ リゴデ ンド口サイト前駆細胞であり、抗うつ薬(SSRI)投与によって増加し、DISC1を多く発現する 細胞群 であることを見いだした。オリゴデンドロサイト前駆体細胞で発現するDISC1が、神経前駆 体細胞 で発現する分子と同じアイソフオームであるかは未同定であるが、DISC1が視床下部のオリゴデンド口サイト前駆体細胞にも多く発現し、SSRIが増殖を制御していることの発見は、うつ病の発症機構と治療薬の新たな作用機構の解明に貢献する知見であり、薬学領域の博士号に相当する極めて重要な研究である。
これは、ようするに、著者は脳内増殖陸細胞カ朔畄機能、精神疾患に関わる新たな知見を見いだし、その制御を通した新たな創薬手法の可能性を示したもので、解明が遅れている脳・精神疾患の発症
機 構 に 基 づ い た 創 薬 開 発 と い う 観 点 で 貢 献 す る と こ ろ 大 な る も の があ る 。
よっ て著者 は、北 淘道大 学t専士 （生命科 学）の 学位を 授与される資格があるものと認める。
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