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[論文賞] 佐藤 奈波/MRC Laboratory of Molecular Biology

Nanami Sato, Ph.D.


[分野:ヨーロッパ]


論文リンク


論文タイトル

Basal delamination during mouse gastrulation primes pluripotent cells for differentiation


掲載雑誌名

Developmental Cell


論文内容

哺乳類の胚発生は、多能性幹細胞の運命決定と組織の形態形成が適切なタイミングで正確に起こることが鍵となる。本研究では、哺乳類の体の基本構造が定まる原腸形成期に着目した。この発生時期において、胚の後方では上皮構造を持つエピブラスト（胚盤葉上層）細胞が増殖、そして原条へ陥入し、最終的に原条系譜への分化が起こる。しかしながら、⺟体に着床した胚の観察は技術的に困難であったため、これらの連続した複数の現象がどのように協調しているかは不明であった。

著者らはまず、初期原腸形成期のエピブラストの主要な遺伝子発現パターンおよび上皮構造を再現するin vitro の三次元モデル（3D EpiSCs: 三次元エピブラスト幹細胞）を樹立した。この実験系と微細加工技術やin vivo実験系を組み合わせた解析により、細胞分裂による組織の細胞密度上昇を起点とし、極性タンパク質aPKCを高発現する細胞が上皮層から脱落することを明らかにした。さらに、脱落した細胞内ではWnt経路に対する感受性が高まり、原条での分化マーカー(Brachyury/T)を発現することを見出した。つまり上皮細胞の基底側への脱落という物理的変化が分化誘導の開始を保証する仕組みとなっている。以上より、本研究は、発生過程において「適切な場所」で「適切な系譜への運命決定」を確実にする機構を明らかにした。


受賞者のコメント

この度は、UJA論文賞に選出していただき、誠にありがとうございます。このような賞を頂戴し、共著者一同、大変嬉しく思っております。

また、審査員の先生方をはじめ、運営に携わってくださった皆様に深く御礼申し上げます。今後も本受賞を励みに、研究に励んでまいります。


審査員コメント


岩渕 真木子先生

The authors beautifully demonstrate that a morphological event (proliferation-induced crowding that triggers basal cell delamination) is coupled to sensitization of cells to Wnt pathway activation, using powerful in vitro 3D gastrulation models. It will be very interesting to address the downstream molecular mechanisms underlying this “sensitization.”


渡瀬 成治先生

本研究は、原腸陥入期のエピブラスト細胞における主要な転写および構造的特性を再現するために、自己増殖性のマウス胚細胞を用いた三次元培養系を開発し、その特性評価を行った。微細加工技術や生体内実験と組み合わせることにより、原腸陥入期に生じる大規模な形態変化と遺伝子発現の変動とを関連付けて理解することが可能となった点は、非常に評価できる。今後、この培養系を活用することで、発生段階における三次元的な形態変化の詳細な分子メカニズムの解明が進むことが期待されており、結果として将来的にオルガノイド開発分野の発展に寄与することが望まれる。


西賀 雅隆先生

primitive streakになる細胞が物理的条件（crowding）による 脱落 とその後のシグナル変化によって制御されていることが示されており、発生異常や先天性疾患の理解において、物理的環境の乱れが運命決定エラーにつながる可能性を示した点で画期的かつ有意義と思います。


推名 健太郎先生

CRISPRaで内在性遺伝子を活性化し、胚モデル（CPEMs）の自律的なパターン形成を再現したアプローチが非常にエレガントです。scRNA-seqによる自然胚との比較検証も説得力があり、合成生物学と発生学を見事に融合させたインパクトのある研究です。


古荘 泰佑先生

本論文では、エピブラスト幹細胞が細胞離脱によって原腸陥入を起こす際に、WNT、BMPといったシグナルや細胞のcrowdingによる物理的刺激がどのステップでどの様な役割を担っているかが詳細に検討されています。WNTシグナルが細胞離脱を起こしたエピブラスト細胞 で選択的に活性化し、分化につながるという観察結果は、複雑に変化する構造の中で細胞移動と必要な形質がどの様に関連づけられているかを示したもので興味深く拝読しました。また、本研究で確立された3D培養系は今後のさらなる発見に寄与すると考えられ科学的意義の高い研究と考えます。


１）研究者を目指したきっかけ

私は幼い頃から、物事の仕組みや理由を考えて紐解くことが好きでした。特に生物や病気がどのように成り立っているのかに興味を持つようになり、自然と研究の道に惹かれていきました。

その後、博士課程で海外を含め第一線で活躍されている先生方と出会い、研究を通じて新しい知識を生み出し、社会に貢献できることに魅力を感じました。こうした経験から、研究を自分の仕事として続けていきたいと強く思うようになりました。


２）現在の専門分野に進んだ理由

動物の発生過程は、遺伝子発現、細胞間シグナル、組織の形の変化など、さまざまな要素が互いに影響し合いながら精密に制御されています。こうした複雑でダイナミックな仕組みの一端を解き明かしたいと考え、この分野に進みました。


３）この研究の将来性

本研究で明らかにした、細胞の増殖・移動・分化といった過程は生物の発生時だけでなく、がんなどの病気の進展とも深く関わっています。そのため、形態形成の基礎的な仕組みを理解することは、病気がどのように起こるのかを解き明かす手がかりとなり、将来的には新しい治療法の開発にもつながる可能性があると考えています。


留学中のサポートやコミュニティについて

JSPSの海外学振制度では金銭的なサポートを得ることができました。


留学や研究生活にまつわるエピソード

日本を出て、様々なバックグラウンドを持つ人と一緒に働き、コミュニケーションを取ることで、なにより人として成長できていることが一番の収穫だと思っています。Cambridgeは空港が近いのでヨーロッパ各国へと気軽に旅行でき、研究へのエネルギーをチャージできるのも魅力的です。

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