Spatio-temporal variabilities and robustness in pre-implantation mammalian development

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本研究では、哺乳類の初期胚を用い、胚が空間や時間情報におけるゆらぎを乗り越えて堅牢に発生する原理を理解することを目指している。柊グループの近年の研究により、胚の形やパターンなどの空間の制御についての理解が進んできた。一方で、発生の進行における時間制御の理解については未解明の部分が多いため、まず細胞ごとの時間プログラムの進み方について調べることにした。マウス初期胚を光シート顕微鏡でライブイメージングし、細胞を追跡して4細胞期から64細胞期までの細胞の系譜図を作成した。これにより、細胞間で分裂のタイミングにばらつきがあり、このばらつきが分裂の回を追うごとに線形に増大することがわかった。このことは分裂タイミングには細胞間で協調が存在しないことを意味している。同様の解析を、ウサギとカニクイザルの初期胚で行ったところ、マウスと同じく分裂タイミングにズレが存在すること、このズレは種によって固有の係数の元に増大することがわかった。これらは、同調分裂を繰り返すカエルやウニなどの胚と異なり、非同調分裂が哺乳類で何らかの役割を持つ特徴であることを示唆している。さらに、分裂タイミングのズレが胚の空間構造に与える影響を調べている。まずは8細胞期胚における空間構造を数学的に表現できるMorphomapを開発中で、これは細胞の輪郭にフィットするスプライン曲線を用いて画像から空間情報を抽出することができる。また、マウス胚のサイズ制御機構が着床期に活性化する可能性があり、この課題に取り組むため、着床期胚の培養と観察の三次元系を開発した（Ichikawa et al. 2022）。これにより、着床期胚の細胞のダイナミクスを定量的に解析することができるようになった。