2024/12/21 更新

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ハナシマ カリナ
花嶋 かりな
所属
教育・総合科学学術院 教育学部
職名
教授
学位
博士 (理学) ( 早稲田大学 )
プロフィール
早稲田大学大学院理工学研究科修了
Memorial Sloan Kettering Cancer Center 研究員
Skirball Institute of Biomolecular Medicine 研究員
独立行政法人理化学研究所 大脳皮質発生研究チーム チームリーダー
神戸大学大学院理学研究科 客員准教授
早稲田大学 教育・総合科学学術院 先進理工学研究科 准教授

経歴

  • 2017年04月
    -
    継続中

    早稲田大学   教育・総合科学学術院 先進理工学研究科   准教授

  • 2014年04月
    -
    2018年03月

    神戸大学医学部   非常勤講師 科目:組織学各論

  • 2014年11月
    -
    2017年03月

    独立行政法人理化学研究所   多細胞システム形式研究センター   チームリーダー

  • 2008年10月
    -
    2017年03月

    神戸大学大学院   理学研究科生物学専攻   准教授 (兼任)

  • 2015年04月
    -
    2016年03月

    大阪大学基礎工学部   非常勤講師 科目:発生神経生物学

  • 2012年04月
    -
    2015年03月

    奈良女子大学大学院   非常勤講師 科目:生体防御科学特論

  • 2007年09月
    -
    2014年11月

    理化学研究所 発生・再生科学総合研究センター   チームリーダー

  • 2002年10月
    -
    2007年08月

    ニューヨーク大学 スカーボール研究所   研究員

  • 1999年10月
    -
    2002年09月

    米国メモリアル・スローンケタリング癌センター   研究員

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所属学協会

  •  
     
     

    日本分子生物学会

  •  
     
     

    日本神経科学学会

研究分野

  • 神経科学一般   発生生物学、神経科学

研究キーワード

  • 包括脳ネットワーク

受賞

  • Poster Award

    2012年10月   Asia-Pacific Developmental Biology Conference APDBC   Foxg1 Coordinates the Switch from Non-Radially to Radially Migrating Glutamatergic Subtypes in the Neocortex through Spatiotemporal Repression.  

    受賞者: Kumamoto T, Toma K, Gunadi, McKenna W, Chen B, Hanashima C

 

論文

  • Beyond Axon Guidance: Roles of Slit-Robo Signaling in Neocortical Formation.

    Yuko Gonda, Takashi Namba, Carina Hanashima

    Frontiers in cell and developmental biology   8   607415 - 607415  2020年  [国際誌]

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    The formation of the neocortex relies on intracellular and extracellular signaling molecules that are involved in the sequential steps of corticogenesis, ranging from the proliferation and differentiation of neural progenitor cells to the migration and dendrite formation of neocortical neurons. Abnormalities in these steps lead to disruption of the cortical structure and circuit, and underly various neurodevelopmental diseases, including dyslexia and autism spectrum disorder (ASD). In this review, we focus on the axon guidance signaling Slit-Robo, and address the multifaceted roles of Slit-Robo signaling in neocortical development. Recent studies have clarified the roles of Slit-Robo signaling not only in axon guidance but also in progenitor cell proliferation and migration, and the maturation of neocortical neurons. We further discuss the etiology of neurodevelopmental diseases, which are caused by defects in Slit-Robo signaling during neocortical formation.

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    34
    被引用数
    (Scopus)
  • Transcription and Beyond: Delineating FOXG1 Function in Cortical Development and Disorders.

    Pei-Shan Hou, Darren Ó hAilín, Tanja Vogel, Carina Hanashima

    Frontiers in cellular neuroscience   14   35 - 35  2020年  [査読有り]  [国際誌]

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    Forkhead Box G1 (FOXG1) is a member of the Forkhead family of genes with non-redundant roles in brain development, where alteration of this gene's expression significantly affects the formation and function of the mammalian cerebral cortex. FOXG1 haploinsufficiency in humans is associated with prominent differences in brain size and impaired intellectual development noticeable in early childhood, while homozygous mutations are typically fatal. As such, FOXG1 has been implicated in a wide spectrum of congenital brain disorders, including the congenital variant of Rett syndrome, infantile spasms, microcephaly, autism spectrum disorder (ASD) and schizophrenia. Recent technological advances have yielded greater insight into phenotypic variations observed in FOXG1 syndrome, molecular mechanisms underlying pathogenesis of the disease, and multifaceted roles of FOXG1 expression. In this review, we explore the emerging mechanisms of FOXG1 in a range of transcriptional to posttranscriptional events in order to evolve our current view of how a single transcription factor governs the assembly of an elaborate cortical circuit responsible for higher cognitive functions and neurological disorders.

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    24
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    (Scopus)
  • RECK in Neural Precursor Cells Plays a Critical Role in Mouse Forebrain Angiogenesis.

    Huiping Li, Takao Miki, Glícia Maria de Almeida, Carina Hanashima, Tomoko Matsuzaki, Calvin J Kuo, Naoki Watanabe, Makoto Noda

    iScience   19   559 - 571  2019年09月  [査読有り]  [国際誌]

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    RECK in neural precursor cells (NPCs) was previously found to support Notch-dependent neurogenesis in mice. On the other hand, recent studies implicate RECK in endothelial cells (ECs) in WNT7-triggered canonical WNT signaling essential for brain angiogenesis. Here we report that RECK in NPCs is also critical for brain angiogenesis. When Reck is inactivated in Foxg1-positive NPCs, mice die shortly after birth with hemorrhage in the forebrain, with angiogenic sprouts stalling at the periphery and forming abnormal aggregates reminiscent of those in EC-selective Reck knockout mice and Wnt7a/b-deficient mice. The hemorrhage can be pharmacologically suppressed by lithium chloride. An effect of RECK in WNT7-producing cells to enhance canonical WNT-signaling in reporter cells is detectable in mixed culture but not with conditioned medium. Our findings suggest that NPC-expressed RECK has a non-cell-autonomous function to promote forebrain angiogenesis through contact-dependent enhancement of WNT signaling in ECs, implying possible involvement of RECK in neurovascular coupling.

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    13
    被引用数
    (Scopus)
  • Sensory cortex wiring requires preselection of short- and long-range projection neurons through an Egr-Foxg1-COUP-TFI network.

    Pei-Shan Hou, Goichi Miyoshi, Carina Hanashima

    Nature communications   10 ( 1 ) 3581 - 3581  2019年08月  [査読有り]  [国際誌]

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    The bimodal requisite for a genetic program and external stimuli is a key feature of sensory circuit formation. However, the contribution of cell-intrinsic codes to directing sensory-specific circuits remains unknown. Here, we identify the earliest molecular program that preselects projection neuron types in the sensory neocortex. Mechanistically, Foxg1 binds to an H3K4me1-enriched enhancer site to repress COUP-TFI, where ectopic acquisition of Foxg1 in layer 4 cells transforms local projection neurons to callosal projection neurons with pyramidal morphologies. Removal of Foxg1 in long-range projection neurons, in turn, derepresses COUP-TFI and activates a layer 4 neuron-specific program. The earliest segregation of projection subtypes is achieved through repression of Foxg1 in layer 4 precursors by early growth response genes, the major targets of the transforming growth factor-β signaling pathway. These findings describe the earliest cortex-intrinsic program that restricts neuronal connectivity in sensory circuits, a fundamental step towards the acquisition of mammalian perceptual behavior.

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    26
    被引用数
    (Scopus)
  • Diencephalic progenitors contribute to the posterior septum through rostral migration along the hippocampal axonal pathway.

    Keisuke Watanabe, Koichiro Irie, Carina Hanashima, Hirohide Takebayashi, Noboru Sato

    Scientific reports   8 ( 1 ) 11728 - 11728  2018年08月  [査読有り]  [国際誌]

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    Septal nuclei are telencephalic structures associated with a variety of brain functions as part of the limbic system. The two posterior septal nuclei, the triangular septal nucleus (TS) and the bed nuclei of the anterior commissure (BAC), are involved in fear and anxiety through their projections to the medial habenular nucleus. However, the development of both the TS and BAC remains unclear. Here, we found a novel caudal origin and putative migratory stream of mouse posterior septal neurons arising from the thalamic eminence (TE), a transient developmental structure at the rostral end of the rodent diencephalon. TE-derived cells, which have glutamatergic identity, migrated rostrally and entered the telencephalic territory by passing beneath the third ventricle. Subsequently, they turned dorsally toward the posterior septum. We also observed that TS and BAC neurons in the postnatal septum were labeled with GFP by in utero electroporation into the TE, suggesting a shared origin. Furthermore, TE-derived septal neurons migrated along the fornix, an efferent pathway from the hippocampus. These results demonstrate that posterior septal neurons have a distinct extratelencephalic origin from other septal nuclei. This heterogeneous origin may contribute to neuronal diversity of the septal nuclear complex.

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    11
    被引用数
    (Scopus)
  • Evolutionary conservation and conversion of Foxg1 function in brain development.

    Takuma Kumamoto, Carina Hanashima

    Development, growth & differentiation   59 ( 4 ) 258 - 269  2017年05月  [査読有り]  [国内誌]

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    Among the forkhead box protein family, Foxg1 is a unique transcription factor that plays pleiotropic and non-redundant roles in vertebrate brain development. The emergence of the telencephalon at the rostral end of the neural tube and its subsequent expansion that is mediated by Foxg1 was a key reason for the vertebrate brain to acquire higher order information processing, where Foxg1 is repetitively used in the sequential events of telencephalic development to control multi-steps of brain circuit formation ranging from cell cycle control to neuronal differentiation in a clade- and species-specific manner. The objective of this review is to discuss how the evolutionary changes in cis- and trans-regulatory network that is mediated by a single transcription factor has contributed to determining the fundamental vertebrate brain structure and its divergent roles in instructing species-specific neuronal circuitry and functional specialization.

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    59
    被引用数
    (Scopus)
  • A Sensitive and Versatile In Situ Hybridization Protocol for Gene Expression Analysis in Developing Amniote Brains.

    Pei-Shan Hou, Takuma Kumamoto, Carina Hanashima

    Methods in molecular biology (Clifton, N.J.)   1650 ( 1650 ) 319 - 334  2017年  [査読有り]  [国際誌]

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    The detection of specific RNA molecules in embryonic tissues has wide research applications including studying gene expression dynamics in brain development and evolution. Recent advances in sequencing technologies have introduced new animal models to explore the molecular principles underlying the assembly and diversification of brain circuits between different amniote species. Here, we provide a step-by-step protocol for a versatile in situ hybridization method that is immediately applicable to a range of amniote embryos including zebra finch and Madagascar ground gecko, two new model organisms that have rapidly emerged for comparative brain studies over recent years. The sensitive detection of transcripts from low to high abundance expression range using the same platform enables direct comparison of gene of interest among different amniotes, providing high-resolution spatiotemporal information of gene expression to dissect the molecular principles underlying brain evolution.

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    4
    被引用数
    (Scopus)
  • Time in Development. Preface.

    Carina Hanashima, Takashi Nishimura, Harukazu Nakamura, Claudio D Stern

    Development, growth & differentiation   58 ( 1 ) 3 - 5  2016年01月  [査読有り]  [国内誌]

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    1
    被引用数
    (Scopus)
  • Encoding and decoding time in neural development.

    Kenichi Toma, Tien-Cheng Wang, Carina Hanashima

    Development, growth & differentiation   58 ( 1 ) 59 - 72  2016年01月  [査読有り]  [国内誌]

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    The development of a multicellular organism involves time-dependent changes in molecular and cellular states; therefore 'time' is an indispensable mathematical parameter of ontogenesis. Regardless of their inextricable relationship, there is a limited number of events for which the output of developmental phenomena primarily uses temporal cues that are generated through multilevel interactions between molecules, cells, and tissues. In this review, we focus on neural stem cells, which serve as a faithful decoder of temporal cues to transmit biological information and generate specific output in the developing nervous system. We further explore the identity of the temporal information that is encoded in neural development, and how this information is decoded into various cellular fate decisions.

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    20
    被引用数
    (Scopus)
  • A transportable, inexpensive electroporator for in utero electroporation.

    Torsten Bullmann, Thomas Arendt, Urs Frey, Carina Hanashima

    Development, growth & differentiation   57 ( 5 ) 369 - 377  2015年06月  [査読有り]  [国内誌]

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    Electroporation is a useful technique to study gene function during development but its broad application is hampered due to the expensive equipment needed. We describe the construction of a transportable, simple and inexpensive electroporator delivering square pulses with varying length and amplitude. The device was successfully used for in utero electroporation in mouse with a performance comparable to that of commercial products.

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    16
    被引用数
    (Scopus)
  • Switching modes in corticogenesis: mechanisms of neuronal subtype transitions and integration in the cerebral cortex.

    Kenichi Toma, Carina Hanashima

    Frontiers in neuroscience   9   274 - 274  2015年  [査読有り]  [国際誌]

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    Information processing in the cerebral cortex requires the activation of diverse neurons across layers and columns, which are established through the coordinated production of distinct neuronal subtypes and their placement along the three-dimensional axis. Over recent years, our knowledge of the regulatory mechanisms of the specification and integration of neuronal subtypes in the cerebral cortex has progressed rapidly. In this review, we address how the unique cytoarchitecture of the neocortex is established from a limited number of progenitors featuring neuronal identity transitions during development. We further illuminate the molecular mechanisms of the subtype-specific integration of these neurons into the cerebral cortex along the radial and tangential axis, and we discuss these key features to exemplify how neocortical circuit formation accomplishes economical connectivity while maintaining plasticity and evolvability to adapt to environmental changes.

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    53
    被引用数
    (Scopus)
  • The timing of upper-layer neurogenesis is conferred by sequential derepression and negative feedback from deep-layer neurons.

    Kenichi Toma, Takuma Kumamoto, Carina Hanashima

    The Journal of neuroscience : the official journal of the Society for Neuroscience   34 ( 39 ) 13259 - 76  2014年09月  [査読有り]  [国際誌]

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    The prevailing view of upper-layer (UL) neurogenesis in the cerebral cortex is that progenitor cells undergo successive rounds of asymmetric cell division that restrict the competence and production of UL neurons later in development. However, the recent discovery of UL fate-committed early progenitors raises an alternative perspective concerning their ontogeny. To investigate the emergence of UL progenitors, we manipulated the timing and extent of cortical neurogenesis in vivo in mice. We demonstrated that UL competence is tightly linked to deep-layer (DL) neurogenesis and that this sequence is determined primarily through derepression of Fezf2 by Foxg1 within a closed transcriptional cascade. We further demonstrated that the sequential acquisition of UL competence requires negative feedback, which is propagated from postmitotic DL neurons. Thus, neocortical progenitors integrate intrinsic and extrinsic cues to generate UL neurons through a system that controls the sequence of DL and UL neurogenesis and to scale the production of intracortical projection neurons based on the availability of their subcortical projection neuron counterparts during cortical development and evolution.

    DOI PubMed

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    78
    被引用数
    (Scopus)
  • Neocortical development and evolution.

    Tadashi Nomura, Carina Hanashima

    Neuroscience research   86   1 - 2  2014年09月  [査読有り]  [国際誌]

    DOI PubMed

    Scopus

  • Neuronal subtype specification in establishing mammalian neocortical circuits

    Takuma Kumamoto, Carina Hanashima

    NEUROSCIENCE RESEARCH   86   37 - 49  2014年09月  [査読有り]

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    The functional integrity of the neocortical circuit relies on the precise production of diverse neuron populations and their assembly during development. In recent years, extensive progress has been made in the understanding of the mechanisms that control differentiation of each neuronal type within the neocortex. In this review, we address how the elaborate neocortical cytoarchitecture is established from a simple neuroepithelium based on recent studies examining the spatiotemporal mechanisms of neuronal subtype specification. We further discuss the critical events that underlie the conversion of the stem amniotes cerebrum to a mammalian-type neocortex, and extend these key findings in the light of mammalian evolution to understand how the neocortex in humans evolved from common ancestral mammals. (C) 2014 The Authors. Published by Elsevier Ireland Ltd. This is an open access article under the CC BY-NC-ND license (http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/).

    DOI

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    17
    被引用数
    (Scopus)
  • Robo1 modulates proliferation and neurogenesis in the developing neocortex.

    Mason L Yeh, Yuko Gonda, Mathilda T M Mommersteeg, Melissa Barber, Athena R Ypsilanti, Carina Hanashima, John G Parnavelas, William D Andrews

    The Journal of neuroscience : the official journal of the Society for Neuroscience   34 ( 16 ) 5717 - 31  2014年04月  [査読有り]  [国際誌]

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    The elaborate cytoarchitecture of the mammalian neocortex requires the timely production of its constituent pyramidal neurons and interneurons and their disposition in appropriate layers. Numerous chemotropic factors present in the forebrain throughout cortical development play important roles in the orchestration of these events. The Roundabout (Robo) family of receptors and their ligands, the Slit proteins, are expressed in the developing forebrain, and are known to play important roles in the generation and migration of cortical interneurons. However, few studies have investigated their function(s) in the development of pyramidal cells. Here, we observed expression of Robo1 and Slit genes (Slit1, Slit2) in cells lining the telencephalic ventricles, and found significant increases in progenitor cells (basal and apical) at embryonic day (E)12.5 and E14.5 in the developing cortex of Robo1(-/-), Slit1(-/-), and Slit1(-/-)/Slit2(-/-), but not in mice lacking the other Robo or Slit genes. Using layer-specific markers, we found that both early- and late-born pyramidal neuron populations were significantly increased in the cortices of Robo1(-/-) mice at the end of corticogenesis (E18.5). The excess number of cortical pyramidal neurons generated prenatally appears to die in early postnatal life. The observed increase in pyramidal neurons was due to prolonged proliferative activity of their progenitors and not due to changes in cell cycle events. This finding, confirmed by in utero electroporation with Robo1 short hairpin RNA (shRNA) or control constructs into progenitors along the ventricular zone as well as in dissociated cortical cell cultures, points to a novel role for Robo1 in regulating the proliferation and generation of pyramidal neurons.

    DOI PubMed

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    38
    被引用数
    (Scopus)
  • 大脳皮質ニューロンの運命決定機構 –時空間制御によるニューロン産生のメカニズム– 「神経幹細胞研究の最前線」

    花嶋かりな

    医学のあゆみ   251   1123 - 1128  2014年

  • Robo1 regulates the migration and laminar distribution of upper-layer pyramidal neurons of the cerebral cortex.

    Yuko Gonda, William D Andrews, Hidenori Tabata, Takashi Namba, John G Parnavelas, Kazunori Nakajima, Shinichi Kohsaka, Carina Hanashima, Shigeo Uchino

    Cerebral cortex (New York, N.Y. : 1991)   23 ( 6 ) 1495 - 508  2013年06月  [査読有り]  [国際誌]

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    Laminar organization is a key feature of the mammalian cerebral cortex, but the mechanisms by which final positioning and "inside-out" distribution of neurons are determined remain largely unknown. Here, we demonstrate that Robo1, a member of the family of Roundabout receptors, regulates the correct positioning of layers II/III pyramidal neurons in the neocortex. Specifically, we used RNA interference in mice to suppress the expression of Robo1 in a subset of layers II/III neurons, and observed the positions of these cells at distinct developmental stages. In contrast to control neurons that migrated toward the pial surface by P1, Robo1-suppressed neurons exhibited a delay in entering the cortical plate at respective stages. Unexpectedly, after the first postnatal week, these neurons were predominantly located in the upper part of layers II/III, in contrast to control cells that were distributed throughout these layers. Sequential electroporation studies revealed that Robo1-suppressed cells failed to establish the characteristic inside-out neuronal distribution and, instead, they accumulated beneath the marginal zone regardless of their birthdate. These results demonstrate that Robo receptors play a crucial role in neocortical lamination and particularly in the positioning of layers II/III pyramidal neurons.

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    33
    被引用数
    (Scopus)
  • Foxg1 coordinates the switch from nonradially to radially migrating glutamatergic subtypes in the neocortex through spatiotemporal repression.

    Takuma Kumamoto, Ken-ichi Toma, Gunadi, William L McKenna, Takeya Kasukawa, Sol Katzman, Bin Chen, Carina Hanashima

    Cell reports   3 ( 3 ) 931 - 45  2013年03月  [査読有り]  [国際誌]

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    The specification of neuronal subtypes in the cerebral cortex proceeds in a temporal manner; however, the regulation of the transitions between the sequentially generated subtypes is poorly understood. Here, we report that the forkhead box transcription factor Foxg1 coordinates the production of neocortical projection neurons through the global repression of a default gene program. The delayed activation of Foxg1 was necessary and sufficient to induce deep-layer neurogenesis, followed by a sequential wave of upper-layer neurogenesis. A genome-wide analysis revealed that Foxg1 binds to mammalian-specific noncoding sequences to repress over 12 transcription factors expressed in early progenitors, including Ebf2/3, Dmrt3, Dmrta1, and Eya2. These findings reveal an unexpected prolonged competence of progenitors to initiate corticogenesis at a progressed stage during development and identify Foxg1 as a critical initiator of neocorticogenesis through spatiotemporal repression, a system that balances the production of nonradially and radially migrating glutamatergic subtypes during mammalian cortical expansion.

    DOI PubMed

    Scopus

    70
    被引用数
    (Scopus)
  • Quantitative expression profile of distinct functional regions in the adult mouse brain.

    Takeya Kasukawa, Koh-hei Masumoto, Itoshi Nikaido, Mamoru Nagano, Kenichiro D Uno, Kaori Tsujino, Carina Hanashima, Yasufumi Shigeyoshi, Hiroki R Ueda

    PloS one   6 ( 8 ) e23228  2011年  [査読有り]  [国際誌]

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    The adult mammalian brain is composed of distinct regions with specialized roles including regulation of circadian clocks, feeding, sleep/awake, and seasonal rhythms. To find quantitative differences of expression among such various brain regions, we conducted the BrainStars (B*) project, in which we profiled the genome-wide expression of ∼50 small brain regions, including sensory centers, and centers for motion, time, memory, fear, and feeding. To avoid confounds from temporal differences in gene expression, we sampled each region every 4 hours for 24 hours, and pooled the samples for DNA-microarray assays. Therefore, we focused on spatial differences in gene expression. We used informatics to identify candidate genes with expression changes showing high or low expression in specific regions. We also identified candidate genes with stable expression across brain regions that can be used as new internal control genes, and ligand-receptor interactions of neurohormones and neurotransmitters. Through these analyses, we found 8,159 multi-state genes, 2,212 regional marker gene candidates for 44 small brain regions, 915 internal control gene candidates, and 23,864 inferred ligand-receptor interactions. We also found that these sets include well-known genes as well as novel candidate genes that might be related to specific functions in brain regions. We used our findings to develop an integrated database (http://brainstars.org/) for exploring genome-wide expression in the adult mouse brain, and have made this database openly accessible. These new resources will help accelerate the functional analysis of the mammalian brain and the elucidation of its regulatory network systems.

    DOI PubMed

    Scopus

    54
    被引用数
    (Scopus)
  • 大脳皮質グルタミン酸作動性細胞の特異性を決定する分子の探索(A screen for molecules that determine the specification of cortical upper-layer glutamatergic neurons)

    権田 裕子, 水谷 健一, 當麻 憲一, 花嶋 かりな

    日本生化学会大会・日本分子生物学会年会合同大会講演要旨集   83回・33回   1P - 0736  2010年12月

  • 発生期大脳皮質における神経前駆細胞の経時的遺伝子発現解析(Molecular Identity of Temporal Neuronal Precursors in the Mouse Neocortex)

    當麻 憲一, 水谷 健一, 権田 裕子, 花嶋 かりな

    神経化学   49 ( 2-3 ) 621 - 621  2010年08月

  • Pyramidal neurons grow up and change their mind

    Gord Fishell, Carina Hanashima

    NEURON   57 ( 3 ) 333 - 338  2008年02月  [査読有り]

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    The precise stereotypic projections of pyramidal neurons within the six-layered cortex of mammals are key in allowing this structure to attain its high level of function. Recent studies have provided the first indications that postmitotic transcription factors are required for the formation and maintenance of both corticofugal and intracortical pyramidal cell populations. Here, we discuss these new findings in the context of our present understanding of cortical cell specification.

    DOI PubMed

  • The role of Foxg1 and dorsal midline signaling in the generation of Cajal-Retzius subtypes.

    Carina Hanashima, Marie Fernandes, Jean M Hebert, Gord Fishell

    The Journal of neuroscience : the official journal of the Society for Neuroscience   27 ( 41 ) 11103 - 11  2007年10月  [査読有り]  [国際誌]

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    Cajal-Retzius (CR) cells, the earliest-born neurons in the neocortex, arise from discrete sources within the telencephalon, including the dorsal midline and the pallial-subpallial boundary (PSB). In particular, the cortical hem, a region of high bone morphogenetic proteins (BMPs) and Wnt (wingless-type MMTV integration site family) expression but lacking in Foxg1 (forkhead box G1) is a major source of CR neurons. Whether CR cells from distinct origins arise from disparate developmental processes or share a common mechanism is unclear. To elucidate the molecular basis of CR cell development, we assessed the role of both Foxg1 and dorsal midline signaling in the production of cortical hem- and PSB-derived CR cells. We demonstrate that the loss of Foxg1 results in the overproduction of both of these CR populations. However, removal of Foxg1 at embryonic day 13, although expanding the number of CR cells with a PSB phenotype, does not result in an expansion of BMPs or Wnts in the dorsomedial signaling center. Conversely, loss of the dorsal midline ligands as observed in Gli3 (glioma-associated oncogene homolog 3) mutants results in the loss of the cortical hem-derived CR character but does not affect the specification of PSB-derived CR cells. Hence, our findings demonstrate that, although the specification of cortical hem-derived CR cells is dependent on signaling from the dorsal midline, Foxg1 functions to repress the generation of both cortical hem- and PSB-derived CR cells.

    DOI PubMed

    Scopus

    114
    被引用数
    (Scopus)
  • Building bridges to the cortex.

    Carina Hanashima, Zoltán Molnár, Gord Fishell

    Cell   125 ( 1 ) 24 - 7  2006年04月  [査読有り]  [国際誌]

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    Innervation of the neocortex by the thalamus is dependent on the precise coordination of spatial and temporal guidance cues. In this issue of Cell, work by López-Bendito et al.(2006) reveals that tangentially migrating cells within the ventral telencephalon are essential for axonal navigation between the thalamus and the neocortex, a process apparently mediated by Neuregulin-1/ErbB4 short- and long-range signaling.

    DOI PubMed

    Scopus

    13
    被引用数
    (Scopus)
  • Foxg1 suppresses early cortical cell fate.

    Carina Hanashima, Suzanne C Li, Lijian Shen, Eseng Lai, Gord Fishell

    Science (New York, N.Y.)   303 ( 5654 ) 56 - 9  2004年01月  [査読有り]  [国際誌]

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    During mammalian cerebral corticogenesis, progenitor cells become progressively restricted in the types of neurons they can produce. The molecular mechanism that determines earlier versus later born neuron fate is unknown. We demonstrate here that the generation of the earliest born neurons, the Cajal-Retzius cells, is suppressed by the telencephalic transcription factor Foxg1. In Foxg1 null mutants, we observed an excess of Cajal-Retzius neuron production in the cortex. By conditionally inactivating Foxg1 in cortical progenitors that normally produce deep-layer cortical neurons, we demonstrate that Foxg1 is constitutively required to suppress Cajal-Retzius cell fate. Hence, the competence to generate the earliest born neurons during later cortical development is actively suppressed but not lost.

    DOI PubMed CiNii

    Scopus

    328
    被引用数
    (Scopus)
  • Brain factor-1 controls the proliferation and differentiation of neocortical progenitor cells through independent mechanisms.

    Carina Hanashima, Lijian Shen, Suzanne C Li, Eseng Lai

    The Journal of neuroscience : the official journal of the Society for Neuroscience   22 ( 15 ) 6526 - 36  2002年08月  [査読有り]  [国際誌]

     概要を見る

    The winged helix gene Brain factor-1 (BF1) has a pleiotropic role in the development of the cerebral hemispheres of the brain. Mice lacking BF1 have defects in the morphogenesis of the structures of the dorsal telencephalon (e.g., neocortex) and the ventral telencephalon (e.g., the basal ganglia). This study focuses on the functions of BF1 in the dorsal telencephalon. We showed previously that telencephalic progenitor cells lacking BF1 differentiate into neurons prematurely. Here, we demonstrate that the loss of BF1 also results in an early lengthening of the cell cycle in neocortical progenitors. To investigate the mechanisms by which BF1 regulates progenitor cell proliferation and differentiation in the developing brain, we have replaced the endogenous BF1 protein with a DNA binding defective form of BF1 in mice, BF1(NHAA). The BF1(NHAA) protein restores the growth of the dorsal telencephalon, by improving the proliferation of progenitor cells. However, the BF1(NHAA) protein does not correct the early neuronal differentiation associated with the loss of BF1. In contrast, replacement of endogenous BF1 with wild-type BF1 corrects the defects in both the proliferation and differentiation of neocortical progenitors. These results demonstrate that BF1 controls progenitor cell proliferation and differentiation in the neocortex through distinct DNA binding-independent and binding-dependent mechanisms.

    PubMed

  • Cytotoxic and growth inhibitory effect of ascorbic acid on cultured bovine vascular endothelial cells

    C Hanashima, H Namiki

    ZOOLOGICAL SCIENCE   16 ( 1 ) 99 - 104  1999年02月  [査読有り]

     概要を見る

    Ascorbic acid (AsA) is highly concentrated in vitreous in bovine, human as well as in other species. In order to evaluate the role of ascorbic acid as an ocular neovascularization inhibitor, we examined the effect of ascorbic acid on growth and survival of cultured vascular endothelial cells. When added to culture medium, high concentration of ascorbic acid (0.3 mM<) reduced viability of bovine aortic endothelial cells (BAEC) within 24 hr. Morphology of ascorbic acid treated endothelial cells demonstrated that fragmentation of nuclei does not accompany during this incubation period, suggesting that ascorbic acid induces vascular endothelial cell death in a non-apoptotic manner. To further confirm that this event was not specific on BAEC, bovine retinal endothelial cells (BREC) and human aortic endothelial cells (HAEC) were tested for ascorbic acid cytotoxicity. Ascorbic acid induced cell death in all three types of cells, but the dose required for induction of cell death differed, human endothelial cells were apparently more resistant to ascorbic acid cytotoxicity than bovine cells. Decrease in viability of BAEC exposed to ascorbic acid were partially inhibited by exposure to low oxygen concentration (O-2 = 1%). Addition of vascular endothelial growth factor (VEGF) stimulated proliferation of both BAEC and BREC, but cc-addition of ascorbic acid reduced VEGF-induced endothelial cell proliferation. These results show that ascorbic acid modulates endothelial cell behavior in vitro and suggest that it is a negative regulator for ocular neovascularization.

  • Reduced viability of vascular endothelial cells by high concentration of ascorbic acid in vitreous humor

    C Hanashima, H Namiki

    CELL BIOLOGY INTERNATIONAL   23 ( 4 ) 287 - 298  1999年  [査読有り]

     概要を見る

    Normal mammalian vitreous humor maintains its avascularity after regression of hyaloid vessels. Neovascularization in adults is only detected under pathological conditions which suggests that antiangiogenic factors are present in the vitreous humor. To elucidate the mechanism of vitreal angiogenic inhibition, we investigated the effect of vitreous humor on cultured vascular endothelial cells. When bovine aortic endothelial cells were cultured in the presence of bovine vitreous humor in medium, a decrease in cell viability was observed within 24 h. Ascorbic acid from vitreous humor has been identified as a cell death inducing factor with high performance liquid chromatography (HPLC) and molecular mass analysis. Ascorbic acid reduced endothelial cell viability at concentrations normally present in vitreous humor. This effect was completely inhibited by antioxidants, N-acetylcysteine and catalase. Amongst the ascorbic acid derivatives tested, ascorbic acid 2-phosphate did not induce cell death, suggesting that the production of ascorbyl radical is required for induction of cell death. Furthermore, capillary formation in three-dimensional collagen gel cultures characteristic of vascular endothelial cells were disrupted in the presence of ascorbic acid. Since ascorbic acid is highly concentrated in ocular tissues, especially in vitreous humor, it may function as a neovascularization inhibitor. (C) 1999 Academic Press.

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書籍等出版物

  • 大脳皮質ニューロンの運命決定機構 –時空間制御によるニューロン産生のメカニズム–

    花嶋かりな( 担当: 単著)

    医学のあゆみ. 251, 1123-1128.  2014年

  • 「ROBO」 脳科学辞典 脳科学辞典編集委員会編.

    花嶋かりな, 権田裕子( 担当: 共著)

    2012年

  • Symmetric versus asymmeteric cell division of the cortex.

    Fishell G, Hanashima C( 担当: 共著,  担当範囲: 785-791.)

    In Encyclopedia of Neuroscience, L. Squire (Ed.)  2009年

  • 大脳皮質ニューロンの運命決定機構.「神経回路の制御と脳機能発現の メカニズム」.

    花嶋かりな( 担当: 単著)

    実験医学・増刊号 137: 1832-1838  2008年

講演・口頭発表等

  • Establishing neuronal identity in the cerebral cortex.

    花嶋かりな  [招待有り]

    Volga Neuroscience Meeting  

    発表年月: 2016年07月

  • Mechanisms that establish neuronal identity in the cerebral cortex.

    花嶋かりな

    3rd International Symposium on ‘Neocortical Organization  

    発表年月: 2016年02月

  • A two-step regulatory mechanism determine the timing of upper-layer neurogenesiss in the cerebral cortex.

    當麻憲一, 隈元拓馬, 花嶋かりな

    Neuroscience2015 第38回日本神経科学大会  

    発表年月: 2015年07月

  • Integrative mechanisms of layer IV neuron development in the neocortex.(大脳新皮質第四層ニューロンの分化機構)

    王天成, 當麻憲一, 花嶋かりな

    Neuroscience2015第38回日本神経科学大会  

    発表年月: 2015年07月

  • Neuronal fate specification in establishing the neocortex. Symposium on ‘Vertebrate brains: Structure, Function and Evolution’

    花嶋かりな  [招待有り]

    The 48th Annual Meeting of the Japan Society of Developmental Biologists.  

    発表年月: 2015年06月

  • Development and evolutionary origin of the neocortex.

    隈元拓馬, 花嶋かりな

    CDB Symposium 2015, ‘Time in Development’  

    発表年月: 2015年03月

  • Robo1 regulates dendritic development of neocortical pyramidal neurons.

    権田裕子, 花嶋かりな

    CDB Symposium 2015  

    発表年月: 2015年03月

  • A two-step regulatory mechanism determines the timing of upper-layer neurogenesis in the cerebral cortex.

    Toma, K, Kumamoto, T, Hanashima, C

    CDB Symposium 2015, ‘Time in Development’  

    発表年月: 2015年03月

  • Temporal Control of Neuronal Identity in the Cerebral Cortex.

    花嶋かりな

    CDB Symposium  

    発表年月: 2015年03月

  • 大脳皮質錐体細胞の樹状突起の形態を決定する分子メカニズム

    権田裕子, 花嶋かりな

    第37回日本分子生物学年会  

    発表年月: 2014年11月

  • Temporal and Spatial Control of Neuronal Identity in the Cerebral Cortex

    花嶋かりな  [招待有り]

    China-Japan-Korea Joint Symposium in Developmental Biology.  

    発表年月: 2014年10月

  • 大脳皮質発生における神経細胞特異的なRNA結合蛋白質Nova1の同定と解析

    王天成, 當麻憲一, 花嶋かりな

    第37回日本神経科学大会  

    発表年月: 2014年09月

  • 軸索ガイダンス分子を介した大脳皮質神経細胞の形態形成機構

    権田裕子, 花嶋かりな

    第37回日本神経科学大会  

    発表年月: 2014年09月

  • 大脳皮質上層ニューロンの分化決定機構

    當麻憲一, 隈元拓馬, 花嶋かりな

    第37回日本神経科学大会  

    発表年月: 2014年09月

  • 哺乳類大脳新皮質獲得を可能にした分子メカニズムの解析

    隈元拓馬, 花嶋かりな

    Neuroscience2014: 第37回日本神経科学大会  

    発表年月: 2014年09月

  • Mechanisms that determine the timing of upper-layer neurogenesis in the cerebral cortex.

    當麻憲一, 隈元拓馬, 花嶋かりな

    Cortical Development  

    発表年月: 2014年05月

  • Laminar-specific control of neuronal distribution and dendritic patterning by axon guidance molecules.

    Gonda, Y, Andrews, W.D, Chedotal, A, Parnavelas, J.G, Hanashima, C  [招待有り]

    Cortical Development  

    発表年月: 2014年05月

  • Molecular logic underlying the origin of the neocortex

    Kumamoto, T, Hanashima, C  [招待有り]

    Cortical Development  

    発表年月: 2014年05月

  • Neuronal Specification in Establishing Mammalian Neocortical Circuits.

    花嶋かりな  [招待有り]

    2nd International Symposium on ‘Neocortical Organization’  

    発表年月: 2013年11月

  • Molecular Logic underlying the Origin of the Neocortex.

    隈元拓馬, 花嶋かりな

    第36回日本神経科学大会・第53回日本神経化学会大会・第20回日本神経回路学会大会 合同大会 (Neuro2013)  

    発表年月: 2013年06月

  • Neuronal Specification in Establishing Mammalian Neocortical Circuits. Symposium ‘Neocortical Development and Circuit Formation - How is the Mammalian-Specific Brain Structure Formed?’

    花嶋かりな

    The 36th Annual Meeting of the Japan Neuroscience Society  

    発表年月: 2013年06月

  • Temporal and Spatial Control of Neuronal Identity in the Brain.

    花嶋かりな  [招待有り]

    MRC Centre for Developmental Neurobiology.  

    発表年月: 2013年01月

  • Foxg1による大脳皮質神経細胞分化の時空間的制御.

    隈元拓馬, 花嶋かりな

    第35回 日本分子生物学会年会16. ワークショップ ‘脳神経系の形成過程における神経幹細胞の増殖・分化制御’  

    発表年月: 2012年12月

  • Foxg1 Coordinates the Switch from Non-Radially to Radially Migrating Glutamatergic Subtypes in the Neocortex through Spatiotemporal Repression.

    Kumamoto T, Toma K, Gunadi, McKenna W, Chen B, Hanashima C

    Asia-Pacific Developmental Biology Conference APDBC  

    発表年月: 2012年10月

  • Foxg1 directs the specification of upper-layer projection neurons in the late neocortical progenitors. Nanosymposium on ‘ Cell Lineage and Differentiation

    當麻憲一, 花嶋かりな

    Neuroscience 2012 SfN 42nd Annual Meeting  

    発表年月: 2012年10月

  • Regulation of Neuronal Subtype Identity Transition in the Cerebral Cortex.

    花嶋かりな  [招待有り]

    The 35th Annual Meeting of the Japan Neuroscience Society  

    発表年月: 2012年09月

  • “ Temporal requirement for Robo1 in the development of neocortical pyramidal neurons ” (条件的遺伝子発現制御系を用いた大脳皮質錐体細胞分化における軸索ガイダンス分子Robo1の機能解析)

    権田裕子, Andrews W, Parnavelas J, 花嶋かりな

    第35回日本神経科学大会  

    発表年月: 2012年09月

  • 新規カハール・レチウス細胞マーカー遺伝子の探索と発現解析

    隈元拓馬, 花嶋かりな

    包括脳夏のワークショップ  

    発表年月: 2012年07月

  • “ A conditional gene expression system to study layer-specific dendrite development of neocortical pyramidal neurons”

    権田裕子, 花嶋かりな  [招待有り]

    包括脳夏のワークショップ  

    発表年月: 2012年07月

  • Foxg1 is required in late mouse neocortical progenitors to direct differentiation of upper-layer projection neurons.

    當麻憲一, 隈元拓馬, 花嶋かりな

    ISSCR2012, The ISSCR 10th Annual Meeting,  

    発表年月: 2012年06月

  • Roles of subplate neurons in establishing neocortical regional identity. Foxg1 regulates the onset of projection neuron production in the neocortex.

    Bullmann T, 花嶋かりな

    Joint meeting of The 45th Annual Meeting of the Japanese Society of Developmental Biologists & The 64th Annual Meeting of the Japanese Society for Cell Biology  

    発表年月: 2012年05月

  • Spatiotemporal repression coordinates projection neuron production onset in the cerebral cortex.

    Kumamoto T, Toma K, Gunadi, McKenna W, Chen B, Hanashima C

    Joint meeting of The 45th Annual Meeting of the Japanese Society of Developmental Biologists & The 64th Annual Meeting of the Japanese Society for Cell Biology  

    発表年月: 2012年05月

  • The role of Robo1 in the morphological development of cortical upper-layer pyramidal neurons

    Gonda Y, Andrews W, Tabata H, Namba T, Nakajima K, Parnavelas J, Kohsaka S, Uchino S, Hanashima C

    Joint meeting of The 45th Annual Meeting of the Japanese Society of Developmental Biologists & The 64th Annual Meeting of the Japanese Society for Cell Biology  

    発表年月: 2012年05月

  • Molecular Control of Projection Neuron Identity in the Cerebral Cortex.

    花嶋かりな  [招待有り]

    BIT’s 3rdAnnual World Congress of NeuroTalk  

    発表年月: 2012年05月

  • Robo1 controls the migration and laminar distribution of cortical upper-layer pyramidal neurons

    権田裕子, Andrews W, Tabata H, Namba T, Nakajima K, Parnavelas J, Kohsaka S, Uchino S, 花嶋かりな

    1st International Symposium “Neocortical Organization  

    発表年月: 2012年03月

  • Foxg1 regulates the onset of projection neuron production in the cerebral cortex.Foxg1 regulates the onset of projection neuron production in the cerebral cortex.

    隈元拓馬, 當麻憲一, Gunadi, McKenna W, Kasukawa T, Chen B, 花嶋かりな

    1st International symposium: Neocortical Organization, 1st International symposium: Neocortical Organization,  

    発表年月: 2012年03月

  • Regulation of Early Identity Transition in the Cerebral Cortex.

    花嶋かりな

    The 59th NIBB Conference ‘Neocortical Organization  

    発表年月: 2012年03月

  • Foxg1 coordinates the early transition of temporal cell identity in the cerebral cortex.Foxg1 coordinates the early transition of temporal cell identity in the cerebral cortex.

    隈元拓馬, 當麻憲一, Gunadi, Chen B, 花嶋かりな

    19th Biennial Meeting of the International Society for Developmental Neuroscience.  

    発表年月: 2012年01月

  • Foxg1 is required for the specification of upper-layer neurons in the neocortex.

    當麻憲一, 花嶋かりな

    第34回日本分子生物学会年会  

    発表年月: 2011年12月

  • Robo1は大脳皮質上層錐体細胞の層構造形成および形態形成を調節している

    権田裕子, Andrews W, Tabata H, Namba T, Nakajima K, Parnavelas J, Kohsaka S, Uchino S, 花嶋かりな

    第34回日本分子生物学会年会  

    発表年月: 2011年12月

  • Robo1 controls the laminar distribution and dendritic development of cortical upper-layer neurons. ‘Development and Regeneration, Neuroscience’

    権田裕子, 花嶋かりな

    第34回 日本分子生物学会年会  

    発表年月: 2011年12月

  • Robo1 regulates the migration and laminar distribution of upper-layer pyramidal neuronsRobo1 regulates the migration and laminar distribution of upper-layer pyramidal neurons

    権田裕子, Andrews W, Nakajima K, Parnavelas J, 花嶋かりな

    Neuroscience2011  

    発表年月: 2011年11月

  • Molecular mechanisms of upper-layer neuron specification in the developing neocortex.

    當麻憲一, 隈元拓馬, 花嶋かりな

    The exciting biology meeting on “Cellular development: Biology at the interfaceThe exciting biology meeting on “Cellular development: Biology at the interface  

    発表年月: 2011年09月

  • Robo1 regulates the laminar distribution and morphological development of upper-layer pyramidal neurons

    権田裕子, Andrews W, Nakajima K, Parnavelas J, 花嶋かりな

    Cellular development: biology at the interface  

    発表年月: 2011年09月

  • Molecular mechanisms of upper-layer neuron specification in mouse neocortex.

    當麻憲一, 権田裕子, 水谷健一, 花嶋かりな

    Neuroscience2011, 第34回日本神経科学会年会  

    発表年月: 2011年09月

  • Foxg1 coordinates the timing of projection neuron production in the cerebral cortex.

    花嶋かりな, 隈元拓馬, 當麻憲一

    Neuroscience2011, 第34回日本神経科学会年会  

    発表年月: 2011年09月

  • Foxg1 regulates the onset of projection neuron production in the neocortex.

    権田裕子, Andrews W, Nakajima K, Parnavelas J, 花嶋かりな

    包括型脳科学研究推進支援ネットワーク「夏のワークショップ」神戸  

    発表年月: 2011年08月

  • Molecular Control of Cell Fate Specification in the Mammalian Brain.

    花嶋かりな  [招待有り]

    Neurogenesis 2011.  

    発表年月: 2011年06月

  • The role of Robo1 in the migration and morphological development of neocortical pyramidal neurons

    権田裕子, Andrews W, Tabata H, Namba T, Nakajima K, Parnavelas J, Kohsaka S, Uchino S, 花嶋かりな  [招待有り]

    Cortical Development Conference 2011  

    発表年月: 2011年05月

  • Foxg1 regulates the onset of projection neuron production in the neocortex.

    隈元拓馬, 當麻健一, 水谷健一, 花嶋かりな

    Cortical Development Conference 2011  

    発表年月: 2011年05月

  • Requirement of GABAergic interneurons and subplate neurons in neocortical arealization.

    Bullmann T, 花嶋かりな

    44th Annual Meeting of the Japanese Society of Developmental Biologists  

    発表年月: 2011年05月

  • Foxg1 regulates the onset of projection neuron production in the neocortex.Foxg1 regulates the onset of projection neuron production in the neocortex.

    隈元拓馬, 當麻憲一, 水谷健一, 花嶋かりな

    44th Annual Meeting of the Japanese Society of Developmental Biologists  

    発表年月: 2011年05月

  • Molecular identity of temporal neuronal precursors in the mouse neocortex.

    當麻憲一, 水谷健一, 権田裕子, 花嶋かりな

    第33回日本分子生物学会年会、第83回日本生化学会大会合同大会  

    発表年月: 2010年12月

  • 大脳皮質グルタミン酸作動性細胞の特異性を決定する分子の探索

    権田裕子, 水谷健一, 當麻憲一, 花嶋かりな

    第33回日本分子生物学会年会、第83回日本生化学会大会合同大会  

    発表年月: 2010年12月

  • Molecular identity of temporal neuronal precursors in the mouse neocortex.

    當麻憲一, 水谷健一, 権田裕子, 花嶋かりな

    第33回日本神経科学会年会  

    発表年月: 2010年09月

  • Robo1は大脳皮質錐体細胞の形態形成を調節している

    権田裕子, 花嶋かりな

    第33回日本神経科学大会・第53回日本神経化学会大会・第20回日本神経回路学会大会 合同大会(Neuro2010)  

    発表年月: 2010年09月

  • Temporal and Spatial Control of Neuronal Identity in the Brain. 第会 高遠シンポジウム ”組織器官形成とそのモデュレーション”

    花嶋かりな  [招待有り]

    発表年月: 2009年08月

  • Foxg1 suppresses early cortical cell fate

    花嶋かりな

    Gordon Research Conference on Neural Development  

    発表年月: 2004年

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共同研究・競争的資金等の研究課題

  • 脳構築における発生時計と場の連携

    日本学術振興会  科学研究費助成事業

    研究期間:

    2021年04月
    -
    2022年03月
     

    影山 龍一郎, 仲嶋 一範, 後藤 由季子, 見学 美根子, 永樂 元次, 花嶋 かりな, 安達 泰治, 松田 知己

     概要を見る

    本新学術領域では、令和2年度までに脳構築過程における発生時計と場の連携を解き明かす研究が大きく進展した。さらに、マウスとヒト間の発生時間の種差に関して、分節時計をモデルにして生化学的な反応速度の違いによることを数理モデルと合わせて明らかにした。しかし、新型コロナ感染症蔓延によって多くの研究が令和3年度への繰り越しを余儀なくされたため、研究交流を推進することによって、令和3年度中の取りまとめを目指した。そのため、引き続き「研究項目A01:細胞内在的な時間制御機構」、「研究項目A02:細胞と場の連携による制御」、「研究項目A03:実験技術開発」の3つの研究項目を設置し、有機的な共同研究の取りまとめの推進を図った。また、2021年12月9日から11日まで(2泊3日)淡路夢舞台において総括班会議およびハイブリッド形式の班会議を開催した。班会議では、現地参加者45名およびオンライン参加者55名(合計100名)が、研究成果の取りまとめを推進するために班員間の情報交換や研究交流を積極的に進めた。総括班会議では、研究交流および取りまとめた研究成果の情報発信を目的として2022年3月に開催の国際シンポジウムはオンラインにすることに決定した。また、広報を置いて、本領域のwebサイトやメール等を利用して情報交換および情報発信を行った。これらの活動の結果、2021年度中に多くの論文を発表することができた。

  • ブロードマン脳地図形成の分子メカニズム

    日本学術振興会  科学研究費助成事業

    研究期間:

    2019年04月
    -
    2022年03月
     

    花嶋 かりな

     概要を見る

    近年の神経発生研究の進展により、大脳皮質の層特異的な神経回路の形成を担う分子やその作用機序が明らかになってきたが、大脳皮質の進化において表面積の増加とともに数が増大し、脳の機能局在をあらわす領野の構築メカニズムについてはこれまで不明な点が多く残されてきた。本研究はブロードマン領野の細胞構築の形成メカニズムを明らかにするために、発生期大脳皮質の領野特異的細胞に発現する分子群の機能に焦点をあて、哺乳類特有の脳地図を解読することで大脳皮質神経回路の情報処理特性と動作原理を解明することを目的としたものである。今年度は大脳皮質神経幹細胞が増殖期から分化期に移行するタイミングで一過的に発現上昇するNeurog2に着目し、時系列の異なる細胞群の抽出を行うためにNeurog2の誘導型Cre組み換え酵素(CreER)のノックインマウスを用いた細胞系譜解析とタモキシフェンによるCreの時期特異的活性化を行った。同一時間に生み出される神経前駆細胞の動態をタイムラプスイメージングにより可視化することで、大脳皮質の異なる神経細胞サブタイプの経時的な細胞の分化・配置パターンについて解析した。また細胞移動から樹状突起形成までの過程を四次元的に捉え、これまで関連性が不明であった胎生期における神経前駆細胞と分化後の領野特異的細胞特性の発現のタイミングを明らかにした。これらの結果より、大脳皮質の領域特異的ニューロンの性質が細胞周期離脱後の早い時期で決定される可能性が新たに示された。

  • 脳構築における発生時計と場の連携

    日本学術振興会  科学研究費助成事業

    研究期間:

    2016年06月
    -
    2021年03月
     

    影山 龍一郎, 見学 美根子, 安達 泰治, 永樂 元次, 松田 知己, 後藤 由季子, 花嶋 かりな, 仲嶋 一範

     概要を見る

    領域内共同研究の推進および外部への情報発信を図るため、ホームページ上で、随時、最新情報を伝えた。7月には金沢で2泊3日の泊まり込みの領域班会議を行い、計画研究代表者8名、公募研究代表者25名の口頭発表および51題のポスター発表があった。深夜まで白熱した討論が行われ、情報交換や共同研究の打ち合わせが進んだ。また、9月に韓国・大邱で開催された国際脳研究機構・世界大会(IBRO 2019)において積極的に学会運営や準備に参加するとともに、班員の発表を支援した。特に、班員の後藤由季子はkeynote speakerを務め、班員の花嶋かりなは本新学術領域の支援によるシンポジウムをオーガナイズし、花嶋および班員の松崎文雄が最新成果を発表した。12月には、次世代脳プロジェクト・冬のシンポジウムにおいて新学術領域「スクラップビルド」および「マルチスケール脳」と合同の若手シンポジウムを東京で開催し、15名の若手研究者が口頭発表を行なった。また、同時に多くのポスター発表も行い、異なる領域間の研究者交流や共同研究の推進を図った。2020年1月には、京都で第3回技術講習会を開催し、ライブイメージング、力学計測技術、1細胞RNAシークエンス技術の解説と指導を行なった。多くの若手研究者が参加し、これによって領域内における最新技術の共有化が進んだ。さらに、ニュースレター第4号を発行し、公募班員の研究内容や領域内の最新成果を中心に紹介した。また、学会との交流を深めるため、神戸で開催された日本蛋白質科学会・日本細胞生物学会・合同年次大会および横浜で開催された日本生化学会大会でシンポジウムを共催し、班員を中心に最新研究成果に関して情報発信した。

  • 運動野―体性感覚野の境界形成メカニズム

    日本学術振興会  科学研究費助成事業

    研究期間:

    2017年10月
    -
    2020年03月
     

    花嶋 かりな, HOU PEI-SHAN

     概要を見る

    末梢感覚器官からの感覚入力を受容する大脳皮質の第4層のニューロンは領野特有の神経回路形成において中心的な機能をもつと考えられているが、第4層ニューロンの分化機構についてはこれまで不明な点が多く残されてきた。本研究は哺乳類で高度に保存され、細胞構築の違いが明瞭である一次体性感覚野に焦点をあて、大脳皮質第4層ニューロンの分化と領野の決定機構を明らかにすることを目的とした。今年度は前年度までの結果をふまえ、第4層ニューロンの分化を制御する分子実体を明らかにするために、フォークヘッド型転写因子Foxg1の遺伝子発現操作およびCRISPR/Cas9システムを用いたCOUP-TFIの制御配列のノックアウトマウスを作製し、Foxg1とCOUP-TFIが大脳皮質第4層ニューロン分化において相補的な機能をもつことを明らかにした。さらに経時トランスクリプトーム解析により、これらの転写制御ネットワークの上流にはたらく分子としてEgr因子群を新たに同定し、発生期マウス大脳皮質におけるEgr遺伝子の機能欠失および過剰発現がそれぞれFoxg1とCOUP-TFI遺伝子発現の表現型と連携していることが示され、大脳皮質第4層ニューロンの分化を規定する早期の分子ネットワークが明らかにされた。これらの一連の解析から、Egr-Foxg1-COUP-TFIを介した4層ニューロン分化における転写ネットワークとその制御の分子実体が明らかになり、大脳皮質一次感覚野特有の神経回路形成のメカニズムが明らかになった。

  • 細胞間情報伝達を介した発生時間制御機構

    科学研究費補助金 新学術領域研究(研究領域提案型)領域名称「脳構築における発生時計と場の連携」(文部科学省) 

    研究期間:

    2016年
    -
    2020年
     

    花嶋かりな

  • 初期ニューロンを介した大脳新皮質構築機構の解明

    科学研究費補助金 基盤研究B (文部科学省) 

    研究期間:

    2016年
    -
    2018年
     

    花嶋かりな

  • 順行性ウイルスベクターを用いた近く神経回路形成機構の解析

    科学研究費補助金 挑戦的萌芽研究(文部科学省) 

    研究期間:

    2016年
    -
    2017年
     

    花嶋かりな

  • 大脳皮質上層ニューロンの分化決定機構の解明

    科学研究費補助金(研究領域提案型)「神経細胞の多様性と大脳皮質の構築」(文部科学省) 

    研究期間:

    2013年
    -
    2014年
     

    花嶋かりな

  • 大脳皮質神経細胞の運命決定機構の解明

    科学研究費補助金 基盤研究C (文部科学省) 

    研究期間:

    2012年
    -
    2014年
     

    花嶋かりな

  • 大脳皮質神経細胞 産生プログラムの移行制御機構の解明

    科学研究費補助金(文部科学省)  新学術領域研究(研究領域提案型)「神経細胞の多様性と大脳新皮質の構築」

    研究期間:

    2011年
    -
    2012年
     

    花嶋かりな

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Misc

  • Foxg1 coordinates the early transition of temporal cell identity in the cerebral cortex

    Takuma Kumamoto, Ken-ichi Toma, Gunadi, Bin Chen, Carina Hanashima

    INTERNATIONAL JOURNAL OF DEVELOPMENTAL NEUROSCIENCE   30 ( 8 ) 679 - 679  2012年12月

    研究発表ペーパー・要旨(国際会議)  

    DOI

  • Foxg1 coordinates the timing of projection neuron production in the cerebral cortex

    Carina Hanashima, Takuma Kumamoto, Ken-ichi Touma

    NEUROSCIENCE RESEARCH   71   E227 - E227  2011年

    研究発表ペーパー・要旨(国際会議)  

    DOI

  • Molecular mechanisms of upper-layer neuron specification in mouse neocortex

    Ken-ichi Toma, Yuko Gonda, Ken-ichi Mizutani, Carina Hanashima

    NEUROSCIENCE RESEARCH   71   E330 - E330  2011年

    研究発表ペーパー・要旨(国際会議)  

    DOI

  • Foxg1 regulates the onset of projection neuron production in the neocortex

    Takuma Kumamoto, Gunadi Gunadi, Ken-ichi Mizutani, Carina Hanashima

    NEUROSCIENCE RESEARCH   68   E370 - E370  2010年

    研究発表ペーパー・要旨(国際会議)  

    DOI

  • Robo1 regulates the morphological development of pyramidal neurons in the mouse neocortex

    Yuko Gonda, Masayuki Sekiguchi, Hidenori Tabata, Takashi Namba, Keiji Wada, Kazunori Nakajima, Carina Hanashima, Shigeo Uchino, Shinichi Kohsaka

    NEUROSCIENCE RESEARCH   68   E63 - E63  2010年

    研究発表ペーパー・要旨(国際会議)  

    DOI

  • Molecular identity of temporal neuronal precursors in the mouse neocortex

    Ken-ichi Toma, Ken-ichi Mizutani, Yuko Gonda, Carina Hanashima

    NEUROSCIENCE RESEARCH   68   E245 - E245  2010年

    研究発表ペーパー・要旨(国際会議)  

    DOI

  • Characterization of temporal identity of neuronal progenitor cells in the neocortex

    Ken-ichi Mizutani, Carina Hanashima

    NEUROSCIENCE RESEARCH   65   S157 - S157  2009年

    研究発表ペーパー・要旨(国際会議)  

    DOI

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現在担当している科目

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担当経験のある科目(授業)

  • Master's Thesis (Department of Interfrative Bioscience and Biomedecal Engineering)

    早稲田大学大学院先進理工学研究科  

  • Developmental Biology

    早稲田大学大学院先進理工学研究科  

  • 修士論文(生命理工)

    早稲田大学大学院先進理工学研究科  

  • Integrative Biocince and Biomedical Engineering B

    早稲田大学大学院先進理工学研究科  

  • Research on Developmental Biology

    早稲田大学大学院先進理工学研究科  

  • 発生生物学研究

    早稲田大学大学院先進理工学研究科  

  • 発生生物学持論

    早稲田大学大学院先進理工学研究科  

  • 総合生命理工学持論

    早稲田大学大学院先進理工学研究科  

  • 海洋生物学

    早稲田大学教育学部  

  • 発生学

    早稲田大学教育学部  

  • 遺伝生物学

    早稲田大学教育学部  

  • 発生神経生物学

    大阪大学基礎工学部  

  • 組織学各論

    神戸大学医学部  

  • 生体防御科学特論

    奈良女子大学大学院  

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社会貢献活動

  • CDB学生主催セミナー

    理化学研究所 

    2012年
    -
    2017年03月

  • RIKEN Joint Retreat オーガナイザー

    2011年
    -
    2017年

  • Editorial Board

    Frontiers in Neuroscience 

    2016年11月
    -
     

  • Senior Editor

    Brain Research 

    2016年03月
    -
     

  • International Advisory Board

    Journal of the Medical Sciences 

    2015年11月
    -
     

  • 日本発生生物学会

    2012年04月
    -
     

  • 日本分子生物学会

    2010年10月
    -
     

  • 日本神経科学

    2009年07月
    -
     

  • Society for Neuroscience

    2005年05月
    -
     

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他学部・他研究科等兼任情報

  • 理工学術院   大学院先進理工学研究科

学内研究所・附属機関兼任歴

  • 2022年
    -
    2024年

    理工学術院総合研究所   兼任研究員

特定課題制度(学内資金)

  • 大脳皮質領野特異的神経回路の構築原理の解明

    2022年  

     概要を見る

    哺乳類特有の脳組織である大脳皮質は、投射標的や形態が異なるニューロンから構成される6層構造を、領野ごとに修飾した秩序だった神経回路網を構築することで、視覚や聴覚、体性感覚ごとの固有の情報を処理している。この領野特異的神経回路がつくられるメカニズムについては、内因性の分子プログラムと末梢器官からの感覚入力が重要な役割を担うことが考えられてきたが、双方の寄与については不明であった。本研究は領野特異的神経回路の構築原理を明らかにするために、大脳皮質神経幹細胞から時期特異的に産生されるニューロンを遺伝学的に標識・追跡するシステムを用い、新生ニューロンの時空間的分化動態について解析を行った。さらに大脳皮質領野間における新生ニューロンの統合パターンの解析により、胎生期に産生される神経前駆細胞と分化後の領野特性を直接的に検証することが可能となり、大脳皮質領野の回路構築機構の一端が明らかになった。

  • 生後発達期大脳皮質神経回路形成を担う細胞基盤の解明

    2021年  

     概要を見る

    近年の研究より発生期大脳皮質の神経回路形成を担う分子およびその作用機序が明らかになりつつある。一方で生後発達期において、個々のニューロンが遺伝子プログラムと感覚入力を統合し、モダリティ特異的な神経回路を構築するメカニズムについては、細胞レベルでの知見が乏しい。本研究では遺伝学的手法と1細胞解析を用い、大脳皮質の生後発達過程において、大脳皮質ニューロンの層特異的ニューロンが、生後発達期依存的に編成を示すことで、領域固有の回路形成機構が存在する可能性を見出した。これらの生後発達期の層特異的ニューロンの動態を生体イメージングにより可視化し、細胞内プログラムと外界からの入力を統合する細胞の動態を解析することで、生後早期における神経回路編成の細胞基盤が明らかになった。特に大脳皮質の前駆細胞から生み出されるニューロンの解析により、細胞移動から樹状突起形成までの過程を四次元的に捉え、これまで関連性が不明であった神経前駆細胞と生後発達期の領野特性の発現を直接的に検証することが可能となった。これら一連の解析により、大脳皮質ニューロンのダイナミクスと神経回路形成機構の一端が明らかになった。

  • 大脳皮質知覚神経回路形成における領野の階層決定機構

    2018年  

     概要を見る

    大脳皮質は共通の投射標的をもつ6層のニューロンを領野ごとに修飾し、複雑かつ秩序だった3次元の神経回路をつくることで、視覚や体性感覚などの高度な情報処理を担っている。知覚神経回路の形成には細胞内の遺伝子プログラムと末梢感覚器官からの神経入力が必要であると考えられているが、双方の寄与については未だ不明な点が多く残されている。これらの背景をふまえ、本課題では大脳皮質の領野特異的なニューロンの分化を制御する内因性・外因性機構に焦点をあてることで知覚神経回路が構築されるメカニズムを明らかにすることを目的としている。具体的に大脳皮質神経幹細胞が増殖期から分化期に移行するタイミングで一過的に発現上昇するbHLH遺伝子に着目し、時系列の異なる細胞群の抽出を行うために誘導型Cre組み換え酵素のノックインマウスを用い、Creの時期特異的活性化による層特異的ニューロンの標識手法を確立した。特に同一時間に生み出されるニューロンの動態を可視化することで、細胞移動から樹状突起形成までの過程を四次元的に捉え、これまで関連性が不明であった胎生期における神経前駆細胞と分化後の領野特性の発現を直接的に検証することが可能となった。さらに知覚神経回路において感覚入力を担う層ニューロンの分化を制御する転写制御ネットワークを同定し、内因性プログラムによる層および領域特異的なニューロンの分化および統合を制御する分子群を同定した。これら一連の遺伝学的アプローチおよび細胞系譜解析により、同一時間に生み出されるニューロンのダイナミクス、細胞特性、領野の統合パターンを解析することで、大脳皮質領野の階層決定機構の一端が明らかになった。

  • 大脳皮質領野の境界形成メカニズム

    2017年  

     概要を見る

    哺乳類特有の脳組織である大脳新皮質は高度な知覚や随意運動を担い、ヒトの精神活動の基盤をなしている。本研究では哺乳類間で高度に保存された運動野と体性感覚野の境界に焦点をあてて、第4層ニューロンの分化と統合ダイナミクスを解析することで、大脳皮質領野の形成機構を明らかにすることを目的とした。これまで最初に誕生するカハールレチウス細胞から第5/6層の深層ニューロンへの産生切り替えを担う転写因子Foxg1が、大脳皮質形成後期の上層ニューロンにおいてCOUP-TF遺伝子と相補的な発現を示すことを見出した。さらにトランスクリプトームとChIP-Seq解析により、Foxg1とCOUP-TF間の相互作用が大脳皮質の第4層ニューロンの分化決定を制御している可能性を見出した。これらの知見を生体内で検証するために、ノックアウトマウス系統を用いたFoxg1 - COUP-TF1の動態解析、機能獲得および機能喪失実験を行ったところ、両者の相補的な発現が第4層のニューロンの分化を規定していることを明らかにした。