春雨直播app

平成23年12月12日

1．発表者：　
山口良文（东京大学大学院薬学系研究科助教）
篠塚直美（东京大学大学院薬学系研究科博士课程1年）
叁浦正幸（东京大学大学院薬学系研究科教授）

2．発表概要：　
本研究では、细胞が自発的に死んでゆく様子を、细胞死シグナル（注1）の动きとともに生きた哺乳类の胚において捉えることに初めて成功しました。さらに、限られた时间内にかたち作りが円滑に完结するために、细胞の死が役立っていることを明らかにしました。この研究により、未だ不明な点が多く残されている胚発生における细胞の死が持つ意义が明らかになったとともに、ヒトでも见られる外脳症や二分脊椎といった神経管闭锁异常による疾患の発症メカニズムの一端に迫ることができました。

3．発表内容：　
生体内の様々な场面において、细胞が自発的に死んでゆく様子が认められています。特に个体発生期での细胞死は、どの领域の细胞がいつ死ぬかがある程度决められていることから、「プログラム细胞死」と呼ばれ、その厳密な制御が正常な个体発生において重要であると考えられてきました。たとえば、プログラム细胞死の主要な様式であるアポトーシスは、细胞の断片化や核の凝缩を伴う形态学的特徴をもった细胞死の様式で、この実行因子カスパーゼ（注2）の活性化がおきないよう遗伝子操作したショウジョウバエやマウスでは中枢神経系が肥大し异常な形态を示すことも、细胞死の重要性を示唆しています。しかしながら、実际の生体内で、细胞の死に方や死ぬこと自体が周囲にどのような影响を与え、それがどういった意味を持つのか、という点には不明な点が多く残されています。

本研究では、大量のアポトーシスが観察される现象の1つである哺乳类神経管闭锁に注目しました。神経管とは脳や脊髄のもととなる器官であり、板状の神経板の左右両端が筒状の神経管となるように融合するという、神経管闭锁を経て形成されます（図1：以下笔顿贵参照）。この神経管闭锁が正常に完遂されることが、その后の中枢神経系の発生には必须です。致死的な先天的奇形である外脳症や无脳症、また治疗は可能ですが発症率の高い水头症や二分脊椎の原因の1つは、神経管闭锁の异常であると考えられています。神経管闭锁の过程では、神経板の融合部周辺で大量のアポトーシスが起こることが知られ、また、この时期のアポトーシスが减少したマウスでは头部に神経管闭锁异常が高频度で起こることが観察されることから、头部神経管闭锁过程ではアポトーシスが重要な働きを担うことが示唆されてきました。しかしながら、実际にアポトーシスが头部神経管闭锁にどのような影响を与えるのかは全く不明でした。アポトーシスした细胞は通常すぐに除去されてしまい、取り出した胚を固定して调べるというこれまでの研究手法では、検出できるものはごく一部です。さらに神経管闭锁は非常にダイナミックな形态変化をともなう子宫内で进行する现象のため、既存の研究手法では、アポトーシスの有无と神経管闭锁の成否という结果の判定しかできず、両者の関係性を详细に见ることができなかったためです。

そこで本研究では、生体内におけるアポトーシスの検出の难しさという问题点を、超高速スキャン型共焦点顕微镜を用いたライブイメージング技术と、当研究室で开発したカスパーゼ活性化検出蛍光プローブを组み合わせることで克服しました（図2：以下笔顿贵参照）。これにより、哺乳类头部神経管闭锁过程とそこで起こるアポトーシスを同时可视化することに世界で初めて成功しました。

観察结果から、以下の点がわかりました。まず、哺乳类头部神経管闭锁过程においてアポトーシスした细胞には、少なくとも2种类のふるまいがあることがわかりました。通常、カスパーゼ-3を活性化しアポトーシスした细胞は断片化しすぐに近傍の组织に呑み込まれることにより取り除かれることが知られています。しかし、头部神経管闭锁过程ではこれらの断片化する死细胞（颁-迟测辫别细胞）に加え、断片化せずに组织から脱落し长时间そこに留まる细胞（顿-迟测辫别细胞と名付けました）があることが、ライブイメージングにより明らかになりました（図3：以下笔顿贵参照）。さらに、わたしたちの开発したライブイメージングシステムでは头部神経管闭锁の速度の测定が可能となったので、この系を用いて解析を行った结果、これらのアポトーシスを阻害した场合には、头部神経管闭锁の速度が顕着に减少することを発见しました（図4：以下笔顿贵参照）。また、アポトーシス欠损时には头部神経管闭锁が一进一退する様子も観察されました。これらの结果から、アポトーシスは头部神経板の形态変化に寄与することで、头部神経管闭锁の円滑な进行に贡献することが示唆されました。

これらの観察结果は、いずれもライブイメージングを行うことにより初めて见出すことができたものです。正常な発生过程では、头部神経管闭锁のちに急激な脳室の拡大が生じてきます。従って、头部神経管闭锁が一定の时间内に终了することは、その后の脳の発生にとって非常に重要と考えられます。このように、アポトーシスは円滑な形态形成运动の遂行に役立つことにより、正常な脳のかたち作りに贡献していることが明らかとなりました（図4：以下笔顿贵参照）。本研究で开発したアポトーシスと哺乳类头部神経管闭锁动态の同时可视化システムは、头部神経管闭锁异常を示す多数のマウス変异体の解析にも応用可能であり、今后そうした解析を重ねることで神経管闭锁を可能とする细胞动态の解明が期待できます。それにより、ヒトにおける神経管闭锁异常疾患の発症メカニズムの理解とその予防にも贡献できる可能性があります。また、本研究で树立したライブイメージング系は、细胞の死に方の重要性が示唆されている、免疫疾患や悪性肿疡、さらには神経変性、心筋梗塞などの疾患研究にも贡献できるものと期待しています。

4．発表雑誌：　
雑誌名：Journal of Cell Biology
論文タイトル：Live-imaging of apoptosis in a novel transgenic mouse highlights its role in neural tube closure
著者：Yamaguchi Y., Shinotsuka N., Nonomura K., Takemoto K., Kuida K., Yoshida H., Miura M.

5．问い合わせ先：　
东京大学大学院薬学系研究科遗伝学教室
教授　叁浦　正幸
助教　山口　良文

6．用语解説：　
细胞死シグナル（注1）：细胞の死の际に活性化されるシグナルの総称。ここでは、アポトーシスの际に生じるカスパーゼ（注2）活性化を指す意味で使っている。
カスパーゼ（注2）：细胞内のタンパク质を切断するタンパク质分解酵素の一种。通常时は不活性型で存在するが、活性化されると细胞内の多数のタンパク质を切断し、アポトーシスによる细胞の死を诱导する。

図はこちらの笔顿贵版をご覧ください。