Antagonistic effects between FGF and BMP signalings on patterning of the mammalian heterodont dentition

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ヒトを含め哺乳類の歯列には、切歯、犬歯、小臼歯、大臼歯の歯種の分化(異形歯性)が見られるが、歯列の異形歯性を決定する分子メカニズムはほとんど分かっていない。そこで、全ての歯種をそろえた食虫類の実験動物スンクスを使って、哺乳類の歯列における歯種の分化を決定する分子メカニズムを探究した。まず、スンクス胚の口腔上皮、歯胚上皮の3次元形状をコンピューター上で再構築し、スンクスの歯列の発生を形態学的に詳細に追跡した。その結果、上下顎における各歯種の形成領域が明らかになった。上顎の切歯形成領域は、前頭鼻突起と上顎突起の癒合部をまたがって広がっていた。次に、スンクス胚からShh,Bmp4,Fgf8,Msx1,Barx1などの遺伝子をクローニングし、それらの発現パターンを解析した。その結果、上下顎ともに、歯列形成開始前のBmp4/Msx1の発現ドメインが将来の切歯形成領域に、Fgf8/Barx1の発現ドメインが将来の小臼歯と大臼歯の形成領域に対応していることが明らかになった。以上の結果から、哺乳類の歯列の異形歯性の決定は、歯胚形成前の上下顎におけるFGFシグナルとBMPシグナルの拮抗的な発現パターンと相関していることが示唆された。これは、マウスの下顎において提唱されてきた歯種決定モデルが、上下顎ともに適用できることを意味する。こうした異形歯性歯列の形成メカニズムは、ヒトを含め哺乳類全般に共通したものであると考えられる。