脳は一本の管から生じる。いった基本的な脳部位の原型を形成する。遺伝子発現による区画決定が明らかにされても、このような脳の“形作り”には解明すべき点が多い。そこで本研究では細胞レベルの定量的な解析が個体まるごと用いて可能であるホヤに注目し、そもそも連続性を保った一本の管が、脳部位ごとに形の違いを生み出すしくみを解明することを研究の目的とした。これまでに核をラベルした予定神経細胞の神経板期から中期尾芽胚期までの3次元イメージングに成功し、それぞれの核の振舞いから脳形態形成の仮説モデルを提案した。この仮説モデルを検証するために、ホヤ神経管形成中の全細胞系譜を決定した後、核だけではなく、細胞膜および細胞分裂のイメージングにより、個々の細胞の振舞いの定量的な解析を行うことを目指す。平成28年度は以下の研究を行った。1神経管形成過程の膜・核同時4D可視化を試み、いつ・どの程度細胞の形態情報に違いが生じるのかをつきとめるため、神経管を形成する前の神経板期76細胞の細胞の核と膜をラベルした3Dイメージングに成功した。実験の成功率は低く、現在のところ1個体のみのデータであるのみである。深度の深い部分の細胞系譜決定に関しては共焦点レーザー顕微鏡ではうまく可視化できなかった。来年度はこれらの問題点を解決するための方策を考え実行する。2他のホヤ種においてもカタユウレイボヤと共通の神経管形成過程を辿るのか確かめるために、Botryllus種における神経管形成過程の比較解剖学的解析に着手した。3グルタミン酸受容体AMPARのノックダウンを行うことによりその発生期における機能を調べた。結果、AMPARを機能阻害すると松果体に相当する眼点が正常に形成されず、変態が生じないことがわかった。当初の目的である予定神経管細胞の核と膜の同時イメージングには成功した。実験の成功率が低く、十分なN数を得るところまでは完了していないため、来年度の課題を遂行しつつ、引き続きN数追加のための実験を行っていく必要がある。膜・核同時4D可視化のために引き続きカタユウレイボヤを用いた予定神経管細胞の核・膜の同時イメージングを行うとともに、より深度の深い部分の細胞の膜および核を可視化するための方策として共焦点レーザー顕微鏡以外の顕微鏡(DSLMやSPIM)による可視化や種を変更したイメージングを試みる。得られた情報を解析し、神経外胚葉の閉鎖過程やFloorPlateの3次元的な形態形成過程を明らかにする。ホヤ幼生は変態を行い、幼生期の神経系の大部分は消失するが、変態の前後において中枢神経系の神経管を構成する細胞の一部は生き残ることが知られている。その解剖学的な詳細は明らかにされていない。この生き残る細胞は神経管を構成するどの細胞に由来し、どのような過程を経て変態後の成体へと受け継がれているのかを追跡する。最終的に撮影範囲を神経管形成後までのばし、共焦点レーザー顕微鏡および組織学的切片画像をもとにホヤ神経管形成過程の全貌を明らかにする。