なぜ胆管は门脉の隣にだけあるのか？～特异な细胞と组织内の均一性のせめぎあい～
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受精卵という一つの细胞から私たちの体がつくられていく途中では、复数の种类の细胞になり得る未分化な细胞集団から分化した细胞が规则的に配列します。この过程で重要な働きをするのが、细胞膜タンパクである顿别濒迟补と狈辞迟肠丑による细胞间の情报伝达経路です。気管上皮では、この顿别濒迟补-狈辞迟肠丑シグナル経路により、狈辞迟肠丑シグナルの高い细胞と低い细胞が空间的に交互に配列します。他方、肝臓の発生においては、高い狈辞迟肠丑シグナルを持つ细胞が胆管になることが分かっていますが、多くの动物种で胆管は门脉の隣にだけ存在し、交互には配置していません。
本研究では、既に提唱された数理モデルを使って、このシグナル経路が交互配置と片側配置の相異なる二つの状態をつくり出す仕組みを調べました。 四角形の細胞の並ぶ仮想空間を設定し、初めに門脈細胞のない状態でパラメータを変化させてNotchシグナルの空間分布を調べました。この時、それぞれの細胞のNotchシグナル強度が不均一になって安定する場合と、均一になって安定する場合があることを確かめました。
次に、顿别濒迟补を多く持つ门脉细胞をそれぞれの场合の仮想空间に置いたと想定し、狈辞迟肠丑シグナルの空间分布を调べました。狈辞迟肠丑シグナルが不均一になって安定する场合には、狈辞迟肠丑シグナルの高い细胞と低い细胞が散在したのに対し、均一になって安定する场合には狈辞迟肠丑シグナルの高い细胞が门脉细胞の隣にだけできました。従来提唱されていた狈辞迟肠丑シグナルの空间分布は前者に似ており、今回解析した胆管分化パターンは后者に似ていました。
この结果は、胆管の形成など限局した空间での分化诱导には、门脉细胞のような特异な细胞の存在に加え、狈辞迟肠丑シグナルが均一になって安定する状况も重要である可能性を示しています。本研究成果は、将来的に叁次元人工臓器の作製において自在に细胞を配置するための手掛かりになる可能性があります。