Research press release

発生学:ヒトの発生の初期段階の新しいモデル

Nature

Embryology: A new model of early human development

ヒトの初期胚発生の新しい3次元組織培養モデルについて報告する論文が、今週、Nature に掲載される。ヒトの細胞を用いて作製されたこのモデルは、発生の重要な段階である初期胚段階について理解を深めるのに役立つと考えられる。

ヒトの発生の初期段階において、複数個の細胞でできた球状の小さな塊(胞胚)が、それ自体の一部を包み込んで、先端と後端のある3層構造(原腸胚)を形成する。この過程は、原腸形成と呼ばれ、それぞれの層は、その後、体内のさまざまな種類の組織を形成するようになる。これまでにマウスの細胞を用いた3次元モデルが作製されてきたが、ヒトの原腸形成の研究は、適切なモデルがないために難度が高い。

今回、Alfonso Martinez Ariasたちの研究チームは、ヒト胚性幹細胞由来の3次元構造「ガストルロイド」を生成したことを報告している。このガストルロイドは、浮遊培養で増殖させたヒト胚性幹細胞の集塊で、ヒトの発生の初期段階の重要な事象を再現する。これらの幹細胞は、分化して3つの特徴的な層の派生物を形成し、ガストルロイドは、長く伸びて先端と後端を有するようになる。また、遺伝子発現の重要な変化も観察されており、Ariasたちは、3日齢のガストルロイドが20日齢のヒト胚の重要な特徴を模倣しているという考えを提示している。彼らは、このモデルが、ヒトのボディープランの出現の3次元モデル化に向けた第一歩だと考えている。

A new three-dimensional tissue culture model of early embryonic development in humans is revealed in this week’s Nature. The model, using human cells, may help researchers to expand their understanding of this important stage of development.

Early in development, when the human embryo is a tiny ball of cells, it folds in on itself to form a three-layered structure with a front and a back end, called a gastrula. This process is called gastrulation, and the layers go on to form the various different tissue types in the body. Three-dimensional models have been made using mouse cells, but the study of human gastrulation has been more difficult owing to a lack of suitable models.

Alfonso Martinez Arias and colleagues report the generation of three-dimensional ‘gastruloid’ structures from human embryonic stem cells. The gastruloids, which consist of aggregates of human embryonic stem cells grown in suspension, recapitulate key events from early human development. The cells differentiate to form derivatives of the three characteristic layers, and the gastruloids elongate so they have a front and a back end. Key changes in gene expression are also observed, and the authors propose that a 3-day-old gastruloid mimics certain key features of a 20-day-old human embryo. They suggest that this model represents a first step towards modelling of the emergence of the human body plan in a three-dimensional context.

doi: 10.1038/s41586-020-2383-9

「Nature 関連誌注目のハイライト」は、ネイチャー広報部門が報道関係者向けに作成したリリースを翻訳したものです。より正確かつ詳細な情報が必要な場合には、必ず原著論文をご覧ください。

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