2016 Fiscal Year Annual Research Report
Quantitative analysis of tissue and cellular dynamics during early forebrain formation
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15K12147
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| Research Institution | Institute of Physical and Chemical Research |
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Principal Investigator |
大塚 大輔 国立研究開発法人理化学研究所, 生命システム研究センター, 研究員 (40632865)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | 形態形成 / 発生動態 / 器官形成 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
器官形成過程は分子、細胞、組織動態という異なる階層が相互作用しあう複雑な現象である。これまでの発生遺伝学や分子生物学的手法を用いた解析により、分子、細胞の階層においては多くの知見が集積されてきた。しかし、よりマクロな階層である組織動態に関してはほとんど手つかずの状態であった。本研究課題ではこれまでのボトムアップ的アプローチではなく、組織変形動態から細胞現象や分子の働きに迫るトップダウン的アプローチによって器官形成機構の解明を目的として研究を行う。
本年度はニワトリ前脳領域の初期発生過程に注目し、細胞レベルでの4D計測を行った。得られた細胞軌道データから前脳領域全体の変形写像を定量し、幾何学計算により変形特徴量の時空間パタンの抽出を行った。その結果、初期脳発生過程における大きな形態変化には、領域依存的な細胞増殖ではなく、組織全体にわたって見られる異方的な変形がその主因子であることが明らかとなった。
次に、組織の一方向への突出を実現する細胞レベルでのメカニズムの研究を行った。観察した発生過程では、細胞の大きさや形状には大きな変化はなく、また細胞の分裂方向も規則性がないことから、方向依存的な組織の変形は細胞集団がその位置を再配列することによって実現されていることが示唆された。細胞の配置換えによる組織の伸長過程ではリン酸化ミオシンが方向性をもって局在することが重要であることが明らかとなっている。本研究においてもこれに従い、前脳領域におけるリン酸化シグナルの局在を調べた。その結果、腹側組織において、リン酸化ミオシンが組織の伸長方向と垂直に局在することを見つけた。これに対し、背側領域では明らかなシグナルバイアスは検出できなかった。この結果と、ミオシンリン酸化阻害によって組織伸長に異常が生じることから、腹側領域におけるリン酸化ミオシンの局在が組織伸長の駆動力となっていることが示唆された。
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Research Products
(2 results)
