哺乳類の大脳新皮質や海馬の神経細胞は脳室面近くで誕生後、脳表面近くへと移動し、整然とした層構造を形成する。その際、脳表面の辺縁帯直下において、遅生まれの神経細胞は早生まれの神経細胞を追い越す結果、早生まれ細胞ほど深層に、遅生まれ細胞ほど表層近くに配置されることが知られている（inside-out様式）。この層形成過程はリーリン分子やその下流因子DAB1によって制御され、その経路の欠損は層構造の全体的な逆転を引き起こすことが知られている。しかしながら、その根底にある分子メカニズムは不明である。本研究では、Dab1の常染色体潜性突然変異を有するヘテロ接合体ヨタリマウスでは、出生後7日目に新皮質第1層が野生型マウスより薄くなることを見出した。子宮内エレクトロポレーションを用いた低密度細胞ラベル法により、ヘテロ接合型ヨタリマウスの表層ニューロンは、第1層よりも第2層内で頂端樹状突起が伸長する傾向があることが明らかになった。さらに、ヨタリマウスでは尾背側海馬のCA1錐体細胞層が異常に分裂しており、この分裂は主に胎生後期生まれの錐体細胞の移動不全が原因であることが、神経細胞の誕生日解析によって明らかになった。さらに、アデノ随伴ウイルス（AAV）を用いた低密度細胞ラベル法により、層として分裂した部分の多くの錐体細胞の頂端樹状突起の向きが異常になっていることが示された。これらの結果は、Reelin-DAB1シグナル伝達経路による神経細胞の移動と配置の制御には、Dab1遺伝子の用量に関して脳領域ごとに固有の依存性があることを示唆している。また、本研究ではさらにアストロサイト前駆細胞の血管ガイド移動に関わる分子の検索を進めており、有力な候補分子を見出した。現在、それらを阻害した際のアストロサイトの皮質内分布への影響を検討している。
Neurons in the mammalian neocortex and hippocampus are born near the ventricular surface and then migrate toward the brain surface to form an orderly layered structure. In this process, it is known that late-born neurons overtake early-born neurons just below the marginal zone near the brain surface, resulting in the early-born cells being placed deeper and the late-born cells being placed closer to the surface (inside-out pattern). This stratification process is regulated by the Reelin molecule and its downstream factor DAB1, and defects in this pathway are known to cause an overall inversion of the stratification structure. However, the underlying molecular mechanisms remain elusive. In this study, we found that heterozygous yotari mice harboring a single autosomal recessive yotari mutation of Dab1 exhibited a thinner neocortical layer 1 than wild-type mice on postnatal day (P)7. However, a birth-dating study suggested that this reduction was not caused by failure of neuronal migration. In utero electroporation-mediated sparse labeling revealed that the superficial layer neurons of heterozygous yotari mice tended to elongate their apical dendrites within layer 2 than within layer 1. In addition, the CA1 pyramidal cell layer in the caudo-dorsal hippocampus was abnormally split in heterozygous yotari mice, and a birth-dating study revealed that this splitting was caused mainly by migration failure of late-born pyramidal neurons. Adeno-associated virus (AAV)-mediated sparse labeling further showed that many pyramidal cells within the split cell had misoriented apical dendrites. These results suggest that regulation of neuronal migration and positioning by Reelin-DAB1 signaling pathways has unique dependencies on Dab1 gene dosage in different brain regions. In addition, we are searching for molecules involved in the blood vessel-guided migration of astrocyte progenitors, and have found promising candidate molecules. We are currently examining the effects of inhibiting them on the intracortical distribution of astrocytes.
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