空間細胞アトラスによる人間の手足の指の発達に関する新たな発見

空間細胞アトラスによる人間の手足の指の発達に関する新たな発見

ヒトの四肢発達に関する前例のない洞察が報告されました。これには、四肢の形成を制御する多くの複雑なプロセスが含まれています。ヒトの手足の指は外側に成長するのではなく、より大きな基礎的な芽から内側に形成されます。この過程では、間にある細胞が後退し、その下にある指を明らかにします。これは、研究者らが時間と空間で解決されたヒトの四肢の発達全体の空間細胞アトラスを初めて公開する中で捉えられた多くのプロセスの中の一つです。
ウェルカム・サンガー研究所(Wellcome Sanger Institute)、中山大学(Sun Yat-sen University)、欧州バイオインフォマティクス研究所(EMBL's European Bioinformatics Institute)の研究者らとその共同研究者らは、最先端のシングルセル(Single-cell)および空間テクノロジーを使用して、初期のヒトの四肢の細胞ランドスケープを特徴づけるアトラスを作成し、細胞の正確な位置を特定しました。この研究は、ヒトの体のすべての細胞タイプをマッピングすることを目的とした国際的な「ヒューマン・セル・アトラス(Human Cell Atlas)」イニシアチブの一環です。
このアトラスは、2023年12月6日に「Nature」誌に掲載され、「空間と時間で解決されたヒト胚四肢細胞アトラス(A Human Embryonic Limb Cell Atlas Resolved in Space and Time)」と題された論文で提供される公開リソースで、四肢の急速な発達を制御する複雑なプロセスを捉えています。このオープンアクセスの論文では、発達中の細胞と一部の先天性四肢症候群(例えば、短い指や余分な指)との新たな関連も明らかにされています。

     
四肢は、当初は体の側面に特定の形や機能を持たない未分化の細胞の袋として現れます。しかし、発達の8週間後には、それらはよく分化し、解剖学的に複雑で、すぐに四肢として認識できるようになり、指や足の指を完備しています。これには、細胞の非常に迅速かつ正確な調整が必要です。このプロセスに少しでも乱れが生じると、下流の影響が発生する可能性があります。これが、出生時に最も頻繁に報告される症候群の一つである四肢の変異が、全世界の出生の約500分の1で影響を受ける理由です。
マウスや鶏のモデルで四肢の発達が広範囲に研究されていましたが、それらがヒトの状況をどの程度反映しているかは不明確でした。しかし、技術の進歩により、研究者らはヒトの四肢の初期段階を探ることが可能になりました。
この新しい研究では、ウェルカム・サンガー研究所と中山大学の研究者らとその共同研究者らは、発達の5週間から9週間の間の組織を分析しました。これにより、特定の時期や特定の領域で活性化される特定の遺伝子発現プログラムを追跡し、形成中の四肢を形作ることができました。
組織の特殊な染色により、細胞集団が形成中の指のパターンにどのように異なって配置されるかが明確に示されました。

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Edited by Michael D. O'Neill

Michael D. O'Neill

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