金沢大学ナノ生命科学研究所（WPI-NanoLSI）／医薬保健研究域附属サピエンス進化医学研究センターの奥田覚准教授と同大学院新学術創成研究科ナノ生命科学専攻博士前期課程 2 年／ナノ精密医学・理工学卓越大学院プログラム履修者の寺西亜生らの共同研究グループは、上皮シートの折り目が L 字金具のようなアクチン分子（※1）の集積構造によって不可逆的に作られる仕組みを解明しました。
私たちの身体が作られる発生の過程において、シート状の上皮組織（※2）（以下、上皮シート）がまるで折り紙のように複雑に折り畳まれることで、各器官の「形」が作られます。この過程で重要なのは、上皮シートに「折り目」が一度形成されるとそれが元に戻らないという不可逆性を持つ点です。もし、この折り目が元に戻ると、複雑な形状が単純なシートに戻ってしまい、正常な器官の構造が形成できなくなってしまいます。そのため、この折り目の不可逆性は、身体や器官が正しく形作られるために不可欠な性質といえます。ところが、これまで生物学の歴史において、この「形が元に戻らない」という現象は当然の事実として捉えられ、その仕組みについては長い間不明のままでした。
本研究グループは、この折り目の不可逆性を計測するための新しい実験装置を開発し、培養した上皮シスト（※3）や脊椎動物の目の元となる眼杯のオルガノイド、マウス胚の眼組織に適用しました。その結果、上皮シートの折り目が不可逆となる過程は、加えられた変形の「時間」と「変形量」によって、スイッチのように変化することを、初めて明らかにしました。さらに、その仕組みは、加えられた変形の時間と変形量を細胞が感知して、L 字金具のような「アクチンブラケット（※4）」構造を形成することで実現されることも発見しました。
これらの結果は、器官の形が不可逆に作られる根本的な仕組みを示しており、発生・再生現象の理解に加え、組織工学・再生医療分野において貢献が期待されます。本研究成果は、2024 年 12 月 12 日午前 10 時（英国時間）に英国科学誌『Nature Communications』に掲載されました。
図：研究成果の概要
【用語解説】
※1：アクチン分子
細胞骨格を構成する分子の一つで細胞の形状を保つ役割を持つ。重合によって繊維状の構造を形成し、単量体をG-アクチン、重合体をF-アクチンと区別して呼ぶ。細胞内ではアクチン同士の重合と脱重合によって、細胞の形態や運動が制御されている。
※2：上皮組織
体表、体腔、器官の表面を覆うシート状の組織のこと。皮膚の表皮、腸の粘膜上皮、脳表面の神経上皮が例として挙げられる。構成する細胞同士が密に接着することで内側と外側を隔てる役割を持つ。発生の過程では折り畳まれることで器官の形を決定する
※3：上皮シスト
上皮細胞によって形成される球状組織。内部に空洞を持ち、その周囲を単層の細胞が囲むような構造を有する。細胞を細胞外基質から成るゲルの中で三次元的に培養することで作製される。三次元上皮組織のモデルとしてよく用いられる。
※4：アクチンブラケット
細胞骨格を構成するアクチンによって形成される構造。上皮の折り目を覆うようにアクチンが重合することによって形成され、組織の形を維持する役割を持つ。本研究で初めて発見され、L字金具のような働きを示すことにちなんで命名された。
ジャーナル名：Nature Communications
研究者情報：奥田 覚
PAGE TOP