2018 Fiscal Year Research-status Report
How we humans lost a tail?: Investigation of tail morphogenetic process in short-tailed amniotes during embryonic development
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18K15008
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| Research Institution | Osaka City University |
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Principal Investigator |
東島 沙弥佳 大阪市立大学, 大学院医学研究科, 助教 (10792830)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | 尻尾 / 体節 / ニワトリ胚 / ハムスター胚 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
ニワトリプロジェクでは昨年度、汎カスパーゼ阻害剤を用いた細胞死阻害実験を行った。その結果、ニワトリ胚発生過程において生じる著しい尾部退縮には、尾部神経管における細胞死が重要である可能性がみえてきた。これは、外胚葉由来の尾部神経管で生じる細胞死が、中胚葉由来の尾部体節に作用して協調的に尾部が退縮するメカニズムの存在を示唆している。
またハムスタープロジェクトでは、比較的長い尾をもつマウス・チャイニーズハムスターと短尾のキャンベルハムスターでは、尾部形態形成過程が異なることが見えてきた。前者では尾部先端のみが時間をかけて退縮するのに対し、後者では、体軸伸長が終了し尾部が最長となった直後に著しく尾部が退縮することがわかった。キャンベルハムスターで観察された尾部退縮は、ヒト胚やニワトリ胚で観察してきた事象と非常に類似しており、短尾形質を形成する発生過程のメカニズムが広く羊膜類間で保存されている可能性がみえてきた。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
ニワトリプロジェクトでは昨年度、汎カスパーゼ阻害剤 z-VAD-FMKを発生ステージの異なる胚の尾部に直接注入し、細胞死を阻害する実験を重点的に実施した。本来であれば孵卵4日目にニワトリ胚の尾部体節数は最大となり、5日目には体節数減少を伴って尾部が退縮するのだが、4日目胚の尾部神経管に阻害剤を注入すると、尾部退縮が生じないことがわかった。このことから、ニワトリ胚発生過程において生じる著しい尾部退縮には、尾部神経管における細胞死が重要である可能性がみえてきた。マウスを用いた先行研究では、尾部神経管から尾部体節へシグナルが伝達されている可能性を示唆するものもあり、ニワトリ胚発生過程においても同様である可能性が考えられる。
またハムスタープロジェクトでは、ハムスター２種 (チャイニーズハムスター、キャンベルハムスター) において発生段階の異なる胚を採取、マウス胚と比較することで発生ステージを定義した。キャンベルハムスターはマウスとほぼ同じスピードで発生が進むが、チャイニーズハムスターは２種に比べ約2日発生が遅れることがわかった。また、比較的長い尾をもつマウス・チャイニーズハムスターと短尾のキャンベルハムスターとでは、尾部形態形成過程が異なることも見えてきた。前者では尾部先端のみが時間をかけて退縮するのに対し、後者では、体軸伸長が終了し尾部が最長となった直後に著しく尾部が退縮することがわかった。キャンベルハムスターで観察された尾部退縮は、ヒト胚やニワトリ胚で観察してきた事象に非常に類似しており、尾部体節数の著しい減少を伴っている可能性が高い。
昨年度はハムスター類の飼育に予想以上に経費が必要となり、3次元立体構築PCソフト Amiraを購入しなかったため、研究計画には若干の変更が生じた。今年度はAmiraを導入し、体節数のカウントに取り組みたい。
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| Strategy for Future Research Activity |
ニワトリプロジェクトについては、以前立てた予定通り、尾部退縮に関わる分子メカニズムの解明に取り組む。今年度は、すでに作製したRCASレトロウイルスベクターを用いて、尾部退縮と関連すると考えているHoxb13遺伝子の過剰発現を主に実施する予定である。また、shRNAを組み込んだRCASベクターを用いて、同遺伝子の機能阻害実験も同時に実施する。
ハムスタープロジェクトについては、昨年度購入できなかったソフトAmira を購入し3次元立体構築法を用いて体節を可視化し、発生過程における尾部体節数の推移を明らかにする。切片画像の撮像について、以前はパラフィン切片の作製とHE染色のみを予定していたが、現時点では京都大学大学院医学研究科の山田重人教授に協力を依頼し、
Episcopic Fluorescence Image Capture (EFIC) を用いて組織の画像化を進めたいと考えている。EFICを用いることで、より再現度の高い3次元像を得ることができる。加えて、薄切時に切片を回収すれば、それを用いてHE染色も可能である。体節数のカウントと同時に、ハムスター・マウス胚においても、Hoxb13遺伝子の発現時期・部位の特定を進める。具体的には、in situ hybridization 法の実施を予定している。
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| Causes of Carryover |
昨年度は、ハムスター類の飼育に予想以上に経費が必要であったため、３次元立体構築ソフトAmiraの購入を見送り研究計画に若干の変更を加えた。
本年度は、昨年度経費の繰り越し分も用いて、当初の計画通り、Amiraの購入を予定している。
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