複雑な消化管形態形成の自己組織化を単純な動物を使って理解する

2021 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 17KT0023
• 研究機関: 大阪大学
• 研究代表者: 西田 宏記 大阪大学, 理学研究科, 教授 (60192689)
• 研究分担者: 小沼 健 大阪大学, 理学研究科, 助教 (30632103) [辞退]
• 研究期間 (年度): 2017-07-18 – 2022-03-31
• キーワード: 器官形成 / 消化器官 / 形態形成 / 口形成 / オタマボヤ / 脊索動物

研究実績の概要

体内には様々な器官が３次元に配置されている。また、それぞれの器官自体も3Dの構造を持っている。しかし、複雑な形態が個体差なく作られるしくみの理解は遅れている。本研究では、オタマボヤ（Oikopleura dioica）をその系として、７時間の間に起こる消化管の形態形成とその構築原理を解明することを目的とした。この系は解析に値する充分な複雑さを持つが、他の動物の消化管形成に比してとても単純化された系である。全ての過程は７時間程度で完了する。
昨年度は、孵化直後の幼生（内臓形成前、受精後３時間）と体が完成した幼若体（内臓形成完了時、受精後１０時間）の形態を細胞レベルで詳細に把握するため、ブロックフェース走査型電子顕微鏡 (SBF-SEM) を用いて、それぞれ約2000枚の連続横断面画像を取得し、3D画像再構築と3D動画作成を体全体と各臓器ごとにおこない体幹の臓器の構造と細胞構成を明らかにした。全ての細胞の核をトレースし、各臓器の構造を細胞レベルで明らかにすることができた。その結果から、体幹部の詳細な構造が細胞レベルで理解できたと共に、幼生の形態形成過程ではたった数回の細胞分裂を経て、機能的な器官が誕生することがわかった。この成果は、ライブイメージングを用いて形態形成過程における細胞の挙動を分析するのに役に立つ基礎的データを提供することになる。この成果をコミュニティーが利用できるようにするため、至急、論文を作成し出版した。

研究成果

• [国際共同研究] バルセロナ大学(スペイン)
  • 国名: スペイン
  • 外国機関名: バルセロナ大学
• [国際共同研究] パドバ大学(イタリア)
  • 国名: イタリア
  • 外国機関名: パドバ大学
• [国際共同研究] 上海交通大学(中国)
  • 国名: 中国
  • 外国機関名: 上海交通大学
• [雑誌論文] Germline development during embryogenesis of the larvacean, Oikopleura dioica. (2022)
  • 著者名/発表者名: Nishida, H., Matsuo, M., Konishi, S., Ohno, N., Manni, L., and Onuma T.A.
  • 雑誌名: Devevalopmental Biology 巻: 481 ページ: 188-200
  • DOI: 10.1016/j.ydbio.2021.10.009
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Developmental biology of the larvacean Oikopleura dioica : Genome resources, functional screening, and imaging (2022)
  • 著者名/発表者名: Onuma, T. A. and Nishida, H.
  • 雑誌名: Dev. Growth Differ. 巻: 64 ページ: 67-82
  • DOI: 10.1111/dgd.12769
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Expression and functional analyses of ectodermal transcription factors FoxJ-r, SoxF, and SP8/9 in early embryos of the ascidian Halocynthia roretzi (2021)
  • 著者名/発表者名: Shih, Y., Wang, K., Kumano, G., and Nishida, H.
  • 雑誌名: Zoological Science 巻: 38 ページ: 26-35
  • DOI: 10.2108/zs200128
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] 3D reconstruction of structures of hatched larva and young juvenile of the larvacean Oikopleura dioica using SBF-SEM (2021)
  • 著者名/発表者名: Nishida, H., Ohno, N., Caicci, F., and Manni, L.
  • 雑誌名: Scientific Reports 巻: 11 ページ: 4833
  • DOI: 10.1038/s41598-021-83706-y
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Massive gene loss and function shuffling in appendicularians stretch the boundaries of chordate Wnt family evolution (2021)
  • 著者名/発表者名: Marti-Solans, J., Godoy, H., Diaz-Gracia, M., Onuma, T., Nishida, H., Albalat R., and Canestro, C.
  • 雑誌名: Frontiers Cell Dev. Biol. 巻: 9 ページ: 700827
  • DOI: 10.3389/fcell.2021.700827
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [学会発表] Transcriptomic analyses of the fast-developing chordate, Oikopleura dioica, uncover re-organization of transcription factors functioning in early embryos and the animal-vegetal axis specification (2021)
  • 著者名/発表者名: Kai Wang, Ritsuko Suyama, Nakako Mizutani, Masaki Matsuo, Yu Peng, Masahide Seki, Yutaka Suzuki, Nicholas M. Luscombe, Christelle Dantec, Patrick Lemaire, Atsushi Toyoda, Hiroki Nishida and Takeshi A. Onuma
  • 学会等名: 日本発生生物学会
• [学会発表] マボヤの原腸陥入と単離内胚葉割球のブレブ形成 (2021)
  • 著者名/発表者名: 濵田 果歩、西田 遥香、児下 未佳、西田 宏記
  • 学会等名: 日本動物学会
• [備考] 研究室ホームページ
  • URL: https://www.bio.sci.osaka-u.ac.jp/bio_web/lab_page/nishida/index.html