発生生物学：BMP4がマウスの胚発生や胚体外発生に及ぼす経時的な影響

胎盤の発生は哺乳類の胚発生に必須であり、マウスでは胎盤は胚体外外胚葉（ExE）から生じる。しかし、ExEの分化動態や、ExEと胚本体との相互作用についての偏りのない特徴付けはまだ不完全である。今回我々は、胚の細胞系譜および胚体外の細胞系譜の分化を並行して連続的にマッピングする、マウス原腸形成の経時的な単一細胞モデルを開発した。そしてこれを、胚本体、ExEのみ、またはその両方からのシグナル伝達を標的とする3つの摂動手法と組み合わせた。我々は、ExEの指定には、運命拘束されていないEPC（ectoplacental cone）細胞と絨毛膜前駆細胞の発生早期の空間的および転写的な分岐が関与していることを示す。絨毛膜前駆細胞からの発生早期のBMP4シグナル伝達は、運命拘束されていないEPC細胞の適切な分化と、その後の栄養膜巨細胞への指定に必要である。また、胚におけるBMP4による二相性の調節も明らかになった。発生早期ExE由来のBMP4シグナルは、中内胚葉の適切な分岐や、尿膜および始原生殖細胞の指定に必要である。しかし、7.5日齢胚からは、胚由来のBMP4は、胚体外中胚葉前駆細胞を尿膜の運命に向かわせる分化を優先することで、始原生殖細胞プールのサイズを制限する。従って、ExEと胚組織は、時間・空間・シグナル伝達軸において絡み合っており、これらのin vivoおよびin vitroでの統合的な理解とモデル化の重要性がはっきりと示された。

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