发生生物学ⅱ.pdfVIP

発生生物学Ⅱ （８）細胞凝集と形態形成(Cell Aggregation and Morphogenesis) 今までに、受精、卵割、嚢胚形成、軸の決定について勉強してきた。前後、背腹の軸が決 まれば左右の軸は自ずと決まる。軸によって、胚のどの位置にどんな組織や器官を作るか が決められる。この先は、その適正な場所に組織や器官がどのように配置されるか、そし て、適正な形の器官がどのように形成されるのかが問題として残る。・・・・・組織、器官 の形態形成のしくみ 細胞凝集がこの研究に有用な実験系を提供 細胞が凝集するのを発見したのはウィルソンWilson が1907 年に海産の赤いカイメン Microciona の小片を海水の入った皿に絹布のフィルターを通して押し出すことで、簡単に 生きた細胞の浮遊液ができることを見つけた。さらに、驚くべきことに、細胞はバラバラ のままではおらず、徐々に再集合して多くの細胞からなる塊になった。この塊の中で、カ イメンの組織が再形成され、数日の内に小さなカイメンになった。この驚くべき事実から、 適当な条件があれば、解離されたカイメンの細胞は、再び集まりカイメン特異的な多細胞 系を再構築する能力を持つことがわかった。 ※ 当時、この事実はカイメンが下等な動物であることの証拠と見なされ、生命の本質的 な現象で発生学上重要な発見とは考えられなかった。 カイメンの構造 この再凝集したカイメンの細胞が、いったいどのようにして再構成を行うのか？ a) 凝集塊の中で多能性を持つ幹細胞が急激に増殖して種々の組織を作る。 b) 凝集塊の中で細胞が一度脱分化して、あらためて再分化し種々の組織を構築する。 c) カイメンを構築しているいろいろな細胞は、解離後もそれぞれの特質を失うことなく、 もとの特徴的な配列を取り戻すように集合し並び変わって個体を再構成する。 C が、現在広く認められており、この考え方では、カイメンの細胞はそれぞれの機能的、 1 形態的な特性に従って、互いを識別し、選択的に会合し、選別する能力（組織特異性）を 持つことを前提とする。 ガルツォッフGaltsoff (1925) がカイメン細胞に選択的な自己識別と選別が出来ることを 示した。属が異なり色が違う２種のカイメン（Microciona 赤とHaliclona 黄色）の細胞浮遊 液を混ぜ合わせた（色でそれぞれの細胞が区別できるように）。細胞が凝集するときは、最 初は両種の細胞は一緒の凝集塊を作るが、まもなく２種の細胞は分離し別々の凝集塊とな って、それぞれ赤色、あるいは黄色の細胞だけを含むようになる。この様な分類学的特性 に基づく選別を分類群特異性と表す。細胞は分類群特異性で別の凝集塊に分かれた後も、 凝集塊の中で動き続け、その結果、別々の型の細胞は次第に入れ替わり組織別に選別され、 カイメンの骨組みが再びできあがる。 ※カイメン類で見つかった組織特異性や分類群特異性など細胞による識別は、免疫におけ る個体特異性、即ち自己・非自己認識の研究にも発展した。 カイメンで見つかった細胞の再凝集と再構築による形態形成は、カイメンだけのもので はなく全ての動物の形態形成で起こっている現象である。1943 年にHoltfreter が両生類の 嚢胚（原腸胚）の細胞はpH10 の塩溶液に浸すと解離し、pH 7 に戻すと再集合してしっか りした塊に戻ることを見つけたことで、細胞凝集は形態形成を解析する良い実験系となっ た。 ウニにおける細胞凝集実験 1900 年 Herbst がウニの桑実胚や原腸胚をカルシウム欠如人工海水に入れると、単細胞に 解離すること、これにカルシウムを加えるか、解離細胞を正常海水に戻すと、解離した細 胞は再び接着し、しばしば胚に似た構造を造ることを見つけた。 1962 年 Giudice ウニの胞胚や原腸胚から解離細胞を調整し、再凝集させた凝集塊が正常な 胚の形になり、活発な幼生まで分化することを見いだした。 1970 年 Giudice Mutolo は２種のウニの初期胚から得られた解離細胞を混合し、カイメン と同じように、最初は一緒の細胞塊を造るが、やがてそれぞれの種の細胞塊を形成するこ とを発見。さらに、Spiegel Spiegel (1975)は細胞同士の最初の接触は糸丈仮足 (filopodium) によっ