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2024-08-23 21:32:17
科学者たちは、BMP シグナルの露出期間が胚発生中の細胞運命に決定的な影響を与えることを発見しました。これは再生医療にとって重要な意味を持つ発見です。
新たな研究により、ヒトの胚発生に関する新たな知見が明らかになり、BMP シグナルの露出期間が胚葉形成中の細胞運命を決定する鍵となることが示され、再生医療への応用が期待されています。
研究チームは ライス大学アーリエ・ウォームフラッシュ率いる研究チームは、ヒトの胚発生を促進するメカニズムの理解を深めた。その研究結果は最近、科学誌に掲載された。 細胞システム。
受精卵 1 個から複雑な生物へと成長する過程である胚発生は、生化学シグナル間の複雑な相互作用によって調整されます。しかし、細胞がこれらのシグナルを解釈して重要な発生決定を下す仕組みは、いまだに解明されていません。
「私たちの論文は、これらの決定がどのようにして複数の経路によって同時に制御されるのかという根本的な疑問に答えています」と、生物科学および生物工学の准教授であるウォームフラッシュ氏は語った。
チームには、アンダルシア発生生物学センターのポスドク研究員で現在のグループリーダーであるエレナ・カマチョ・アギラール、文化/医療人類学を専攻する4年生のスミン・ユン、博士課程の学生ミゲル・A・オルティス・サラザールとシキ・ドゥ、研究員のM・セシリア・ゲラが含まれています。彼らは一緒に、細胞が胚の3つの胚葉（外胚葉、中胚葉、内胚葉）に分化する極めて重要な段階であるヒトの胚葉形成に研究の焦点を当てました。
これまでの研究と新たな発見
これまでの研究では、胚葉形成過程において骨形成タンパク質（BMP）や翅なし関連統合部位（WNT）などのいくつかのシグナルが関与していることが特定されていたが、細胞がそれらをどのように解釈して異なる細胞型に発達するかという正確なメカニズムは不明であった。
答えを見つけるために、研究者らは胚葉形成直前の細胞の状態を模倣するヒト多能性幹細胞（hPSC）に着目した。研究者らは、BMPシグナルの持続時間と濃度が細胞の運命を左右する可能性があるという仮説を立て、hPSCをさまざまなBMPシグナルシステムにさらす実験を考案した。
これまでの想定に反して、この研究では、BMP シグナルの強さではなく、その曝露期間が細胞運命を決定する上で重要な役割を果たしていることが明らかになりました。高濃度 BMP へのパルス状の曝露は、特に中胚葉への大きな変化を引き起こしましたが、継続的な低レベルシグナルではそれほど顕著な結果は得られませんでした。
数学的モデリングとその意味
これらのプロセスを数学的にモデル化することで、研究者は BMP と WNT シグナルのあらゆる組み合わせの運命を予測できるようになりました。研究チームは、これらの結果を予測する包括的な「運命マップ」を作成しました。このマップを活用して、研究者は再生医療などの他の分野に関連する中胚葉形成を最適化する新しいプロトコルを考案しました。
「私たちの研究結果は、細胞運命の決定を導く上でシグナル伝達のダイナミクスを理解することの重要性を強調しています」とカマチョ・アギラール氏は言う。「これらのメカニズムを解明することで、治療への応用に関連しうる効率的な分化プロトコルをカスタマイズすることができます。」
参考文献:「BMP と WNT の組み合わせ解釈が原始条と胚外運命の決定を制御する」Elena Camacho-Aguilar、Sumin T. Yoon、Miguel A. Ortiz-Salazar、Siqi Du、M. Cecilia Guerra、Aryeh Warmflash、2024 年 4 月 30 日、Cell Systems。
DOI: 10.1016/j.cels.2024.04.001
#研究者が重要な発達シグナルを解読