Study on the post-embryonic development of the echinoids

2020 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 18K06307
• Research Institution: Tohoku University
• Principal Investigator: 美濃川 拓哉 東北大学, 生命科学研究科, 准教授 (60400305)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 日比野 拓 埼玉大学, 教育学部, 准教授 (60513835) ; 根岸 剛文 国立遺伝学研究所, 遺伝形質研究系, 助教 (30726576)
• Project Period (FY): 2018-04-01 – 2021-03-31
• Keywords: ウニ / 後胚発生 / 成体 / 幼生 / 変態 / 消化管

Outline of Annual Research Achievements

本研究は、幼生とはなにか、成体とはなにか、成体を形作るしくみとはどのようなものか、 という後胚発生に関連する発生学上の問題を、後胚発生過程におきる形態形成と幼生構成細胞の機能の観点から理解することをめざしてきた。この分野は、後胚発生特有の性質に起因する技術的困難さゆえに研究が進んでこなかったが、申請者は研究開始当時、再生・出芽系の利用でこれらの困難を克服する道筋を拓きつつあった。本研究は、後胚発生機構の諸課題のうち、(1)胚発生と後胚発生が別の細胞によって進行すると考える「set aside cell仮説」の検証、 (2)胚発生と後胚発生の機構的関連の二点に注目し、【課題１】「正常発生における成体原基の形成過程と構造の解析」、【課題２】「再生・出芽実験系を利用した胚発生と後胚発生の機構的関連の理解」についての研究を進めた。
【課題１】については計画時には特に体腔嚢に注目して、成体原基形成過程の理解を目指していたが、体腔嚢の構造上の特性から、その構造解析に必要な技術開発が難航した。この技術開発の過程で、成体構造の形成において体腔嚢と並んで大きな役割をはたす消化管にも注目し、その構造解析を開始した。こちらの解析は極めて良好に進行しており、幼生から成体への変態期における消化管の形態変化における新たな特徴を発見した。
【課題２】については幼生の再生実験系を用いて、幼生構成細胞が後胚発生に関与するかどうかを検証した。幼生は、その消化管の大部分を失っても、欠損部を再生し、機能的・構造的に正常とみなしうる消化管を再構築できることを確かめた。さらにこの消化管が正常な成体消化管へも変態可能かどうかについては今後の課題である。
なお、この課題では再生実験だけでなく、出芽誘導技術を用いたset aside cell仮説の検証も目指したが、この技術については再現性の高い方法の確立には至らなかった。