上智大学 理工学部 大学院理工学研究科
 林研究室 (神経発生学)

脳の活動は神経細胞の形態に基礎を置いている。脳が発生する過程で神経細胞は正しい位置に移動し、正しい形態を作っていかなければならない。

当研究室では神経細胞の形態形成について研究している。細胞移動、細胞極性形成、突起伸展およびシナプス形成について、形態学的、分子細胞生物学的に解析している。

神経細胞の樹状突起(紫)と軸索(緑)は発達の過程が異なる。

樹状突起(緑)は軸策に働きかけてシナプス(赤)を形成する。

Kensuke Hayashi Profile
4年生向け研究室紹介配布資料pdf

  神経細胞の樹状突起形の研究

 樹状突起は神経細胞にとって情報のアンテナであり、その発達と維持は脳の発達と老化に重要な意味を持つ。

 樹状突起の骨組みを作っているのは微小管である。樹状突起の微小管は、その向きがばらばらであるという、通常の細胞には見られない特徴を持つ。そこで、我々は樹状突起の微小管の形成と維持のメカニズムについて研究している。


 我々が確立した培養系では、培養中に樹状突起が軸索に変換する。
脳から樹状突起付きの神経細胞を取り出して培養すると(左図)、樹状突起から軸索が再生し(ムービーを参照)、もとの樹状突起が軸索の性質に変化する(右図、緑は軸索を示す)。

 樹状突起としてのアイデンティティーを失った突起中では、逆向きの微小管が失われてゆく。
特殊な処理を施したあとに突起の断面を電子顕微鏡で観察し、微小管の向きを調べる。緑色が逆向き微小管。

ボタン 逆向き微小管の形成と維持の仕組みを明らかにするため、中心体に存在する微小管関連タンパク質の、神経細胞における働きについて調べている。
ningamma
通常の細胞では中心体にしかない微小管関連タンパクが(cの二重矢印)、神経細胞では樹状突起にある(bとcの矢印)。

  神経細胞の移動性に関する研究

 脳の発達過程で、ある種類の神経細胞は脳の中を移動して目的の場所にたどり着く。細胞移動は周囲からの刺激によって制御されると同時に、細胞自身が持つ自律的な移動能力にも依存している。
グリア細胞のシートの上に大脳皮質の神経細胞を置くと、抑制性神経細胞が特に良く移動する。ムービー

 移動性のニューロンは先導突起を形成する。先導突起は伸長中の軸策と形態は似ているが、動きは異なる。伸長中の軸策と先導突起の違いについて調べている。
細胞体が固定されていると、先導突起の成長円錐は進むことができない。ムービー
先導突起の中にははゴルジ体(赤)や中心体(緑)が移動する。

 主な実験材料と手法

実験動物マウス、ラット
手法ニューロンの低密度初代培養
蛍光タイムラプス顕微鏡観察
共焦点レーザー顕微鏡観察
電子顕微鏡観察
変異遺伝子作成
ニューロンへの遺伝子導入
モノクロン抗体の作成


--  アクセス

102-8554東京都千代田区紀尾井町7-1
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林教授室(9-758A)は9号館7階にあります。
9号館と4号館が接する角にあるエレベーターが便利です。


--  参考論文

Kawabata W, Yonezawa S, Hayashi K. (2012) Rear-side Localization of the Centrosome in Migrating Neuroblastoma Neuro-2a Cells and Its Roles in Process Elongation.
Develop. Neurosci.

Ohama,Y. and Hayashi,K. (2009) Relocalization of a microtubule-anchoring protein, ninein, from the centrosome to dendrites during differentiation of mouse neurons.
Histochem. Cell Biol. 132:515–524.

Takahashi,D., Yu,W., Baas,P.W., Kawai-Hirai,R., and Hayashi, K. (2007) Rearrangement of Microtubule Polarity Orientation during Conversion of Dendrites to Axons in Cultured Pyramidal Neurons.
Cell Motil. Cytoskel. 64:347-359.

Hayashi,K., Kawai-Hirai,R., Harada,A. and Takata,K. (2003) Inhibitory neurons from fetal rat cerebral cortex exert delayed axon formation and active migration in vitro.
J. Cell Science 116:4419-4428.

Hayashi,K., Kawai-Hirai,R., Ishikawa K. and Takata,K. (2002)Reversal of neuronal polarity characterized by conversion of dendrites into axons in neonatal rat cortical neurons in vitro.
Neuroscience 110:7-17.