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2020 年度 実施状況報告書

頭部の解剖学的構築プランはどこまで発生由来を反映するのか、またその機構は何か

研究課題

研究課題/領域番号 20K15858
研究機関東京大学

研究代表者

東山 大毅  東京大学, 大学院医学系研究科(医学部), 特任研究員 (40816625)

研究期間 (年度) 2020-04-01 – 2024-03-31
キーワード脊椎動物 / 顔面形成 / 進化発生学 / 神経堤細胞 / マウス / 骨格
研究実績の概要

当該年度は、新型コロナウィルスによる感染拡大の影響により、実験計画の変更を余儀なくされたものの、いくつか新たな知見は得られた。
まず、これまでDlx1-CreERT2マウスを用いた咽頭弓間葉の標識実験はホールマウントでの観察がうまく行っていたものの、組織学的的な精査に難があった。このため我々はDlx1-CreERT2;Rosa26YFP/YFPを用いた標識実験の系を改良し、頭部の様々な構造における標識細胞の分布を組織的に確認することに成功した。その結果、咽頭胚期の咽頭弓におけるDlx1陽性の神経堤間葉、たしかに上あごにおいては全体の構造に分布することが分かった。それは、これまでずっと咽頭弓間葉には由来しないとされてきた切歯骨の発生原基にも及ぶ。これに対し、下顎においては標識細胞はもっぱら下顎の硬骨に局在し、意外にもこれまで同細胞領域に由来すると信じられてきたメッケル軟骨までもが綺麗に標識領域から抜けるということが判明した。つまり、第一咽頭弓の腹側半分、下顎突起において、Dlx1の発現する間葉とそれ以外の間葉との間に何かしらの領域性が生まれていることが示唆される。
また、変異マウスの実験以外にも、マウス、ニワトリ、ソメワケササクレヤモリやミシシッピワニ胚などを用いた三次元構築も進め、特にマウスの発生過程における脈管系の分布過程を概ね理解しつつある。その結果、マウスにおいては脈管系の分布は末梢神経の分布とかなり密接に対応し、かつこれは既に標識実験で確認された、発生原基の由来とも強く対応していることが分かった。
その他、コウモリの頭部発生や、マウスの頭蓋冠形成における神経堤細胞の分子機構についても共同研究を行った。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

3: やや遅れている

理由

当該年度に関しては、新型コロナウィルスによる感染拡大の影響が大きい。このため、我々は、管理の簡便化のため、貴重な遺伝型のマウスのストックを作成し、一時的に個体数を大幅に減らすなどの対応に追われた。それ自体の労力もさることながら、以降の変異マウスを用いた研究は必然的に遅れることになった。

今後の研究の推進方策

現在でも新型コロナウィルスによる感染拡大が継続している状態であり、当初の計画のような変異マウスを用いた実験系を大規模におこなうことは困難である。
そこで今後はまず「動脈・静脈がどこまで間葉の由来を反映するのか」という点に絞り、マウス、ニワトリ、ソメワケササクレヤモリなどの発生における脈管系の三次元構築を完成させ、それらと既存の発生原基の伸長との対応関係について議論する。また、前年度よりすでに共同研究で進めているワニ胚標本も活用してゆく。これまでの時点で我々が精査したところ、どうやらワニの上あごは解剖学的構造と由来する発生原基との対応関係が最も崩れているように予想されるからである。
さらに、「少なくとも顔面原基について、それぞれの発生原基が独立を保てる分子的背景は何か」という点について、マウスの顔面原基より、上あごを構成する主だった3つの発生原基(内側鼻隆起、外側鼻隆起、上顎突起)とそれらの境界の間葉を切り出し、バルクRNA-seqによる分子的な比較を行い、これらの間葉どうしが、原基どうしが融合した後でもなお領域性を保ち続けている機構について考察する。

次年度使用額が生じた理由

当該年度は、予想外の新型コロナウィルスの感染拡大によって、当初の研究計画の変更を余儀なくされた。本予算分の使用は、翌年度での予算と合わせ、RNA-seqを主とする分子実験へ用いる予定である。

  • 研究成果

    (6件)

すべて 2021 2020

すべて 雑誌論文 (4件) (うち査読あり 4件) 学会発表 (2件) (うち招待講演 1件)

  • [雑誌論文] Embryonic evidence uncovers convergent origins of laryngeal echolocation in bats2021

    • 著者名/発表者名
      Nojiri Taro、Wilson Laura A.B.、L?pez-Aguirre Camilo、Tu Vuong Tan、Kuratani Shigeru、Ito Kai、Higashiyama Hiroki、Son Nguyen Truong、Fukui Dai、Sadier Alexa、Sears Karen E.、Endo Hideki、Kamihori Satoshi、Koyabu Daisuke
    • 雑誌名

      Current Biology

      巻: 31 ページ: 1353~1365.e3

    • DOI

      10.1016/j.cub.2020.12.043

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Comparative anatomy of the hepatobiliary systems in quail and pigeon, with a perspective for the gallbladder-loss2021

    • 著者名/発表者名
      HIGASHIYAMA Hiroki、KANAI Yoshiakira
    • 雑誌名

      Journal of Veterinary Medical Science

      巻: early view ページ: 20-0669

    • DOI

      10.1292/jvms.20-0669

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Dlx5-augmentation in neural crest cells reveals early development and differentiation potential of mouse apical head mesenchyme2021

    • 著者名/発表者名
      Vu Tri H.、Takechi Masaki、Shimizu Miki、Kitazawa Taro、Higashiyama Hiroki、Iwase Akiyasu、Kurihara Hiroki、Iseki Sachiko
    • 雑誌名

      Scientific Reports

      巻: 11 ページ: 1~15

    • DOI

      10.1038/s41598-021-81434-x

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Development of the lamprey velum and implications for the evolution of the vertebrate jaw2020

    • 著者名/発表者名
      Yokoyama Hiromasa、Yoshimura Miho、Suzuki Daichi G.、Higashiyama Hiroki、Wada Hiroshi
    • 雑誌名

      Developmental Dynamics

      巻: 250 ページ: 88~98

    • DOI

      10.1002/dvdy.243

    • 査読あり
  • [学会発表] 顔は発生原基の組合せ:哺乳類の鼻は爬虫類の口先2020

    • 著者名/発表者名
      東山大毅
    • 学会等名
      日本進化学会 第22回 オンライン大会 シンポジウムS03「表現型進化を制約しうる発生基盤」
    • 招待講演
  • [学会発表] 顎って何だ?:哺乳類顔の進化からみた展望2020

    • 著者名/発表者名
      東山大毅, 栗原裕基
    • 学会等名
      日本動物学会第91回大会

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公開日: 2021-12-27  

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