Major findings and publications / 主要な論文や総説
2025
Frontiers in Cellular Neuroscience
Asano H, Arai M, Narita A, Kuroiwa T, Fukuchi M, Yoshimoto Y, Oya S, Miyoshi G.
Front Cell Neurosci. 2025 Jan 15;18:1513347. doi: 10.3389/fncel.2024.1513347. eCollection 2024. PMID: 39882215
Autism spectrum disorder (ASD) is characterized by social deficits and restricted behaviors, with developmental defects in GABAergic circuits proposed as a key underlying etiology. Here, we introduce the V-Y assay, a novel space preference test in which one arm of the Y-maze is initially hidden and later revealed as a novel space. Using an ASD mouse model with FOXG1 haploinsufficiency, which exhibits ASD-like social impairments that can be either exacerbated or ameliorated by GABAergic circuit manipulations, we observed impaired novel space preference and exploratory behavior in the V-Y assay. Interestingly, unlike social phenotypes, novel space preference was initially established by three weeks of age but regressed by six weeks. Furthermore, alterations in GABAergic signaling via Gad2 mutation did not affect novel space preference, in contrast to their impact on social behaviors. These findings reveal that the regression of novel space preference in ASD follows a distinct developmental trajectory from GABA-driven social impairments, providing new insights into the mechanisms underlying ASD.
自閉スペクトラム症モデルマウスの新奇空間探索能力は幼児発達期に一度正常に獲得されるものの、その後、退行することを明らかにした。発達初期から恒常的に阻害され、抑制回路の発達に依存する社会性行動回路とは異なり、新奇空間探索を司る脳回路は独立した発達過程をたどることを新たに明らかにした。
2024
Neuroscience Research
Narita A, Asano H, Kudo H, Miyata S, Shutoh F, Miyoshi G.
Neurosci Res. 2024 Dec;209:18-27. doi: 10.1016/j.neures.2024.08.002. Epub 2024 Aug 10.
PMID: 39134225
Environmental factors have well-documented impacts on brain development and mental health. Therefore, it is crucial to employ a reliable assay system to assess the spatial preference of model animals. In this study, we introduced an unbiased quadrant chamber assay system and discovered that parental pup-gathering behavior takes place in a very efficient manner. Furthermore, we found that test mice exhibited preferences for specific environments in both spontaneous and parental pup-gathering behavior contexts. Notably, the spatial preferences of autism spectrum disorder model animals were initially suppressed but later equalized during the spontaneous behavior assay, accompanied by increased time spent in the preferred chamber. In conclusion, our novel quadrant chamber assay system provides an ideal platform for investigating the spatial preference of mice, offering potential applications in studying environmental impacts and exploring neurodevelopmental and psychiatric disorder models.
• マウス自発行動の客観的評価が可能な四分割チャンバーアッセイ系を新たに開発した。
• 3種類の壁紙に対する環境選好性を明らかにした。
• 母マウスが仔を一箇所に効率よく集める生得的な空間選好性を明らかにした。
• 仔マウスを集める行動では、生得的な空間選好性よりも環境選好性が優先された。
• 自閉スペクトラム症(ASD)モデルにおいても同様の環境選好性が観察され、この選好性は時間経過とともに強化されることを解明した。
Miyoshi G, Ueta Y, Yagasaki Y, Kishi Y, Fishell G, Machold RP, Miyata M.
Proc Natl Acad Sci U S A. 2024 Apr 16;121(16):e2317783121. doi: 10.1073/pnas.2317783121. Epub 2024 Apr 8.
PMID: 38588430
GABAergic inhibitory interneurons, originating from the embryonic ventral forebrain territories, traverse a convoluted migratory path to reach the neocortex. These interneuron precursors undergo sequential phases of tangential and radial migration before settling into specific laminae during differentiation. Here, we show that the developmental trajectory of FoxG1 expression is dynamically controlled in these interneuron precursors at critical junctures of migration. By utilizing mouse genetic strategies, we elucidate the pivotal role of precise changes in FoxG1 expression levels during interneuron specification and migration. Our findings underscore the gene dosage–dependent function of FoxG1, aligning with clinical observations of FOXG1 haploinsufficiency and duplication in syndromic forms of autism spectrum disorders. In conclusion, our results reveal the finely tuned developmental clock governing cortical interneuron development, driven by temporal dynamics and the dose-dependent actions of FoxG1.
抑制性神経伝達物質GABAを放出することで局所回路を抑制する抑制ニューロンは、発達途中にある皮質層の上と下を、層と平行な方向に移動することで皮質全体にまんべんなく拡散し、最後には皮質層を貫く方向へと移動することで大脳皮質の6層構造に正確に配置される(図、左上)。これら複雑な発生発達時期の各段階を細胞レベルで正確に制御する機構は知られていなかった。抑制ニューロンの発達時期によってFoxG1因子「量」は増減変動し、皮質層と並行の移動時(2番)では減少し、層を貫く方向の移動時(3番)には再び増加することを明らかにした(図、左下)。抑制ニューロンが産まれるには、FoxG1因子の発現が必要である(図、0番)。抑制ニューロンが大脳皮質にたどり着くためにもFoxG1因子が必要である(図、1番)。皮質内を拡散し、各領域へ到達するにはFoxG1量の減少が必要である(図、2番)。皮質層を貫く方向に移動し、目的層に到達するにはFoxG1量の増加が必要であることを明らかにした(図、3番)。そして、FoxG1量を段階的に減らす遺伝子操作を行った結果、FoxG1は「量」依存的に機能を発揮し大脳の形を変化させ、半分「量」未満では抑制ニューロンが産まれない閾値の存在を解明した。
2021
Nature Communications
Media Coverage / メディア
Spectrum (Simons Found)
自閉症研究に尽力するサイモンズ財団のニュース
https://doi.org/10.53053/BLQG5882
遺伝性疾患プラス
https://genetics.qlife.jp/news/20210709-j151
マイナビニュース
Miyoshi G, Ueta Y, Natsubori A, Hiraga K, Osaki H, Yagasaki Y, Kishi Y, Yanagawa Y, Fishell G, Machold RP, Miyata M.
Nat Commun. 2021 Jun 18;12(1):3773. doi: 10.1038/s41467-021-23987-z. PMID: 34145239
Abnormalities in GABAergic inhibitory circuits have been implicated in the etiology of autism spectrum disorder (ASD), but when and how GABAergic dysfunction leads to ASD-related social impairments is poorly understood. Here we have selectively manipulated the expression of the syndromic ASD gene FOXG1 in rodent models to identify that the second postnatal week is the critical period to establish juvenile inhibitory circuits and to prevent ASD social phenotypes. Either increased or decreased FoxG1 levels result in social impairments but only when alterations take place in both excitatory and inhibitory populations, indicating a pre-and postsynaptic role for FoxG1 in GABAergic circuit development. We find that supplementation of GABAergic interneuron precursors prior to the critical period ameliorates ASD-related circuit and behavioral phenotypes, whereas reduction in GABAergic tone via Gad2 mutation exacerbates social impairments. Our results reveal the developmental timing and inhibitory circuit mechanisms that are promising for therapeutic intervention in ASD.
自閉スペクトラム症は50~100人に1人の子供に発症するといわれており、発症メカニズムの解明は社会的にも急務である。ところがこれまで、発症を左右する重要な発達期はいつなのか、どのような脳機構により発症するのかは明らかにされていなかった。本研究では、遺伝子変異によるコピー数の増加(遺伝子重複)・減少(ハプロ不全)のいずれの場合も自閉スペクトラムを発症し、また患者由来iPS細胞やゲノム解析でも制御異常が報告されているFoxG1因子に着目した。時期および回路特異的にFoxG1因子を操作したモデルマウスを開発し、まずはマウスにおいてもヒト同様にFoxG1増加・減少いずれのケースも自閉症様表現型である社会性行動の異常や、患者と同様のガンマ脳波の減弱が現れることを解明した。そして、自閉スペクトラム発症を左右するような臨界期が生後発達期にみられること、この時期に特異的に抑制回路が弱まっていることを明らかにした。実際、モデルマウスの抑制系をさらに弱めると症状が悪化し、反対に抑制系を強めると症状が回復し治療効果が現れることを見出した。すなわち、今後の自閉スペクトラム症治療に向けた適切なタイミングや回路機構を新たに提案した。
2020
Japanese web dictionary
大脳皮質GABA産生抑制性インターニューロン分化発生についての現在の理解
2019
Review_Neurosci Res
Elucidating the developmental trajectories of GABAergic cortical interneuron subtypes.
Miyoshi G.
Neurosci Res. 2019 Jan;138:26-32. doi: 10.1016/j.neures.2018.09.012. Epub 2018 Sep 15.
PMID: 30227162 Review.
大脳皮質GABA産生抑制性インターニューロンの分化発生研究について、近年の歴史を振り返った総説。抑制ニューロンの起源は大脳腹側であるという発見に始まり、細胞移植および遺伝的運命マッピングによる細胞系譜の追跡、各サブタイプに特異的な分子機構の解明、そして単一細胞RNAシークエンシング法による分化発生軌跡の解析法など、2019年時点での歴史を総括した。
2015
J Neurosci
Miyoshi G, Young A, Petros T, Karayannis T, McKenzie Chang M, Lavado A, Iwano T, Nakajima M, Taniguchi H, Huang ZJ, Heintz N, Oliver G, Matsuzaki F, Machold RP, Fishell G.
J Neurosci. 2015 Sep 16;35(37):12869-89. doi: 10.1523/JNEUROSCI.1164-15.2015.
PMID: 26377473 Free PMC article.
MGE起源の抑制細胞を発生制御する様々な分子機構が知られる一方、CGE由来抑制ニューロン特異的な分子制御プログラムは現在でもProx1因子しか同定されていない。MGEとCGEから産生される抑制ニューロンを個別に標識できる強みを活かして、マイクロアレイ法により分子発現を比較解析し、CGE起源のものに選択的な発現をみせるProx1因子を同定した。Prox1因子が細胞移動、形態分化、回路形成の各ステップをサプタイプ特異的に制御する分子制御機構を解明した。
2013
Book chapter_Springer
Specification of GABAergic Neocortical Interneurons
Goichi Miyoshi, Robert P. Machold, and Gord Fishell
R. Kageyama and T. Yamamori (eds.), Cortical Development: Neural Diversity and Neocortical Organization, DOI 10.1007/978-4-431-54496-8_5, © Springer Japan 2013
多様なサブタイプがみられる大脳皮質の抑制性インターニューロンが誕生、遊走、そして皮質に配置されるまでの胎仔期から生後発達過程を概説した。
2012
Neuron
Miyoshi G, Fishell G.
Neuron. 2012 Jun 21;74(6):1045-58. doi: 10.1016/j.neuron.2012.04.025.
PMID: 22726835 Free PMC article.
https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0896627312004229?via%3Dihub
Campbell K and Waclaw R: F1000Prime Recommendation of Evaluation In F1000Prime, 23 Jul 2012;
F1000Prime.com/717948664#eval793453766
Mueller U and Franco S: F1000Prime Recommendation of Evaluation In F1000Prime, 25 Oct 2012;
大脳皮質ニューロンは、皮質層に平行な方向と貫く方向への遊走を組み合わせることで最終位置に到着する。分化遊走過程の細胞では転写因子FoxG1の発現「量」が層と平行な方向では減少、貫く方向では増加と、経時的に変化することを新たに見出した。ヒトではFOXG1変異によるハプロ不全・遺伝子重複いずれの場合も自閉症FOXG1症候群を発症するが、遺伝子「量」による制御機構は解明されていなかった。FoxG1遺伝子「量」が変化することで下流の分子群をダイナミックにオン/オフ制御することが回路形成に必須であることを解明した。
ライフサイエンス新着論文レビュー
http://first.lifesciencedb.jp/archives/5201
マイナビニュース
2011
Cerebral cortex
Miyoshi G, Fishell G.
Cereb Cortex. 2011 Apr;21(4):845-52. doi: 10.1093/cercor/bhq155. Epub 2010 Aug 23.
PMID: 20732898 Free PMC article.
2007年と2010年の論文の遺伝学の手法を用いることで、抑制ニューロンの各々がどのような経路で皮質にたどり着き、どのように分化するかを追跡することが初めて可能となった。MGE由来のものは、皮質発生の基本ルールに従い早生まれが深い層、遅生まれが浅い層へとインサイドアウト配置する一方、CGE由来のものは誕生日に関わらず常に7割が浅い層に配置される。生後初期には神経活動に依存的なソーティング機構によって抑制ニューロンは皮質層に配置されることを見出した。
2010
J Neurosci
Miyoshi G, Hjerling-Leffler J, Karayannis T, Sousa VH, Butt SJ, Battiste J, Johnson JE, Machold RP, Fishell G.
J Neurosci. 2010 Feb 3;30(5):1582-94. doi: 10.1523/JNEUROSCI.4515-09.2010.
PMID: 20130169 Free PMC article.
続いて、大脳腹側のMGEより後方に位置するCGEから産生されるニューロンを誕生時期ごとにラベルする遺伝学手法を開発した。初期にCR/VIP、後期にVIP抑制ニューロンを供給する一方で、RELN陽性細胞には時期等異性がないことを明らかにした。それまで全体の15%ほどがCGE由来と考えられていたが、実は大脳皮質の30%にも及ぶことを示した。前論文と合わせて、大脳皮質抑制ニューロンが、いつ、どこで作られるのかの全容を解明した。
2007
J Neurosci
Miyoshi G, Butt SJ, Takebayashi H, Fishell G.
J Neurosci. 2007 Jul 18;27(29):7786-98. doi: 10.1523/JNEUROSCI.1807-07.2007.
PMID: 17634372 Free PMC article.
大脳皮質の抑制性GABAインターニューロン(抑制ニューロン)は発生期のいつ、どの領域から、どのサブタイプが作られるのかほとんど解明されていなかった。そこでまずは、GABA細胞が多くつくられる大脳腹側のMGEに着目し、ここから産生されるニューロンだけをin vivoにて個別ラベルするマウス遺伝学手法を開発した。MGEで産まれ、大脳皮質で分化した抑制ニューロンの分子発現、形態、発火様式などを誕生時期ごとに網羅的に解析した。皮質にある特定のサブタイプのみが、特定の時期のMGEから産生され供給される機構を初めて明らかにした。
2006
Review_CONB
Directing neuron-specific transgene expression in the mouse CNS.
Miyoshi G, Fishell G.
Curr Opin Neurobiol. 2006 Oct;16(5):577-84. doi: 10.1016/j.conb.2006.08.013. Epub 2006 Sep 12.
PMID: 16971113 Review.
最新のマウス遺伝学手法を用いた脳科学研究へのアプローチを概説した。
2004
J Neurosci
Miyoshi G, Bessho Y, Yamada S, Kageyama R.
J Neurosci. 2004 Apr 7;24(14):3672-82. doi: 10.1523/JNEUROSCI.5327-03.2004.
PMID: 15071116 Free PMC article.
中脳GABAニューロン分化に必須の転写因子Helt/Heslikeを同定し機能を明らかにした。