発生生物学：in vitroでのヒト体節形成の再構築と脱構築

脊椎動物の体では分節構造化が見られ、これは脊柱と末梢神経の周期的な構造化において最も顕著である。この体節構造化が最初に行われるのは、体節（骨格筋と椎骨の前駆組織を含む）が未分節中胚葉から周期的に作られる時である。その後、体節は前後の区画に細分割され、これらは椎骨の形成や末梢神経系の分節パターン形成に不可欠である。しかし、この重要な体節細分割を確立する仕組みについては、まだほとんど分かっていない。今回我々は、前後アイデンティティーを持つ体節様構造の形成を再現する、ソミトイド（somitoid）およびセグメントイド（segmentoid）と名付けたヒト多能性幹細胞の三次元培養系について報告する。時間的周期性を体節の前後区画の空間的規則性に変換する上で、分節時計が重要な機能を担っていることが明らかになった。我々は、新たに形成された分節における、分節遺伝子MESP2の最初の「ごま塩」パターンの発現が、能動的な細胞ソーティング機構によって、前後アイデンティティーを持つ区画に変換されることを示す。我々の研究は、体節形成に関わる主要なパターン形成モジュール（clock and wavefront、前後極性パターン形成、体節上皮形成など）は分離が可能であり、我々のin vitro系で独立に作動させられることを実証する。以上より、体節の極性パターン形成を開始させる対称性を破る過程の枠組みが明らかになった。我々の研究は、体節形成の一般原則を解き明かし、ヒト発生に関する知識を深めるための基盤を提供するものである。

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