中胚葉の形態形成を支配するシグナル分子

脊椎等物の個体初期発生過程において、はじめは一様だった細胞群が徐々に固有の形質を発現し、やがてはさまざまな組織が出現する。このようなボディプランの確立過程において、中胚葉は特に重要な役割を担う。体幹部の背腹軸に沿って眺めてみると、最も背側に脊索、その脇に体節、続いて腎節、側板というように整然と配置されている。これらの中胚葉のサブタイプの確立は後の形態形成の基盤となる。本研究の目的はこのような初期中胚葉のサブタイプがどのようなしくみで形成されるのかを解明することである。今年度は、体節中胚葉、及びその側方に位置する側板中胚葉の形成に関わるシグナル分子の役割に注目して解析した。その結果以下の結果を得た。1:BMP-4は体節を側板に変化させる。まず体節組織を側板内に移植すると、移植片は側板として分化することを見いだした。そこで次に側板内に存在する中胚葉の腹側化因子を探索する目的で、側板内に局所的発現するBMP-4に注目した。BMP-4を強制発現させたCOS細胞塊を体節内に移植したところ、移植部の体節は側板へとかわった。これらの変化は様々な分子マーカー、及び細胞標識法を用いて示された。2:異なるBMP-4濃度により異なる中胚葉サブタイプの形成がコントロールされる。次に作用させるBMP-4の濃度を変化させて同様に体節内に移植したところ、高濃度によって側板が、また低濃度によって腹側体節が生じた。これらのことから正常発生過程において、異なる濃度のBMP-4が異なる中胚葉サブタイプの形成に深く関与していることが明らかになった。

脊椎等物の個体初期発生過程において、はじめは一様だった細胞群が徐々に固有の形質を発現し、やがてはさまざまな組織が出現する。このようなボディプランの確立過程において、中胚葉は特に重要な役割を担う。体幹部の背腹軸に沿って眺めてみると、最も背側に脊索、その脇に体節、続いて腎節、側板というように整然と配置されている。これらの中胚葉のサブタイプの確立は後の形態形成の基盤となる。本研究の目的はこのような初期中胚葉のサブタイプがどのようなしくみで形成されるのかを解明することである。今年度は、体節中胚葉、及びその側方に位置する側板中胚葉の形成に関わるシグナル分子の役割に注目して解析した。その結果以下の結果を得た。1:BMP-4は体節を側板に変化させる。まず体節組織を側板内に移植すると、移植片は側板として分化することを見いだした。そこで次に側板内に存在する中胚葉の腹側化因子を探索する目的で、側板内に局所的発現するBMP-4に注目した。BMP-4を強制発現させたCOS細胞塊を体節内に移植したところ、移植部の体節は側板へとかわった。これらの変化は様々な分子マーカー、及び細胞標識法を用いて示された。2:異なるBMP-4濃度により異なる中胚葉サブタイプの形成がコントロールされる。次に作用させるBMP-4の濃度を変化させて同様に体節内に移植したところ、高濃度によって側板が、また低濃度によって腹側体節が生じた。これらのことから正常発生過程において、異なる濃度のBMP-4が異なる中胚葉サブタイプの形成に深く関与していることが明らかになった。