Principle of body malfunctioning through local cell division failure

細胞分裂の制御は、生命の継承維持に必須の現象であるが、生体で起こる少数の細胞の分裂不全が発生や個体機能に及ぼす影響についての定量的な知見は乏しい。本研究では、独自の細胞分裂の光制御技術を駆使し、ゼブラフィッシュ胚に様々なパターンの細胞分裂異常を誘導した際の個体機能への影響を解析し、少数細胞の分裂異常に対する生体の許容性や脆弱性を理解することを目指す。本年度は、前年度に引き続き局所光制御による細胞分裂異常の誘導法の最適化を進めるとともに、光制御系の高いスイッチ性と可逆性を活かし、個体発生の様々なタイミングで様々な時間間隔で分裂異常を誘導した際の胚への影響を詳細に観察した。この結果として、初期発生の各段階で、分裂異常への感受性が複雑に変化することが明らかになってきた。具体的には、受精後２時間のタイミングから１時間置きに分裂異常誘導のタイミングと期間を変更しながら胚観察を実施したところ、初期卵割期に数時間の規模で分裂異常を起こしたケースでは原腸形成から体節期にかけて胚が致死となるのに対し、同時期に数回分裂異常を誘導したケースでは、甚大な染色体分配異常や間期核形状異常が生じるにも関わらずほとんどの胚が咽頭胚期まで生存した。さらに初期卵割期に短期間分裂異常を誘導する場合にも、そのタイミングに依存して、咽頭胚期の形態に多様なタイプの異常が引き起こされることが分かった。また、受精後６時間を経過した後に全身的な分裂異常を数時間単位で導入した胚は、やはり甚大な染色体・核異常が見られるものの、ほとんどの個体で形態異常が視認されず、少なくとも数週間生存可能であることが分かった。これらの結果から、発生時期に応じて胚の分裂異常への許容性や、反応性が劇的に変化することが分かってきた。

細胞分裂の制御は、生命の継承維持に必須の現象であるが、生体で起こる少数の細胞の分裂不全が発生や個体機能に及ぼす影響についての定量的な知見は乏しい。本研究では、独自の細胞分裂の光制御技術を駆使し、ゼブラフィッシュ胚に様々なパターンの細胞分裂異常を誘導した際の個体機能への影響を解析し、少数細胞の分裂異常に対する生体の許容性や脆弱性を理解することを目指す。本年度は、前年度に引き続き局所光制御による細胞分裂異常の誘導法の最適化を進めるとともに、光制御系の高いスイッチ性と可逆性を活かし、個体発生の様々なタイミングで様々な時間間隔で分裂異常を誘導した際の胚への影響を詳細に観察した。この結果として、初期発生の各段階で、分裂異常への感受性が複雑に変化することが明らかになってきた。具体的には、受精後２時間のタイミングから１時間置きに分裂異常誘導のタイミングと期間を変更しながら胚観察を実施したところ、初期卵割期に数時間の規模で分裂異常を起こしたケースでは原腸形成から体節期にかけて胚が致死となるのに対し、同時期に数回分裂異常を誘導したケースでは、甚大な染色体分配異常や間期核形状異常が生じるにも関わらずほとんどの胚が咽頭胚期まで生存した。さらに初期卵割期に短期間分裂異常を誘導する場合にも、そのタイミングに依存して、咽頭胚期の形態に多様なタイプの異常が引き起こされることが分かった。また、受精後６時間を経過した後に全身的な分裂異常を数時間単位で導入した胚は、やはり甚大な染色体・核異常が見られるものの、ほとんどの個体で形態異常が視認されず、少なくとも数週間生存可能であることが分かった。これらの結果から、発生時期に応じて胚の分裂異常への許容性や、反応性が劇的に変化することが分かってきた。