われわれヒトに最も近いモデル動物であるマウスにおいて体の左右は受精後8日目に決定されます。この時期、体の正中線上に現れるノードと呼ばれる200の細胞群がもつ繊毛(2-3μmの運動性をもつ微小管の束)が時計回りに回転し将来の体の右側から左側へ向かう流れ(ノード流)を発生させ、この流れがノードの左右で発現していた遺伝子の対称性を破ることで体の左右を決めると考えられています(図1)。左向きの流れがどのように遺伝子発現に作用するかについては現在までに、(1)ノード脇にある運動性を持たないセンサー繊毛に機械的な刺激を入力する(2) 形態形成に必要な分泌性のタンパク質・生理活性物質を内包する小胞が左側へ輸送される、という2つの仮説が提案されています。しかしまだどちらが正しいのか、どの程度の流れがあれば体の左右が正しく決まるのかに関しては未解明な点が多く残されています。

今回、体の左右異常が低い頻度で現れる変異体マウス(Dpcd, Rfx3)の繊毛運動と流れを計測しました。その結果、これらの変異体マウスでは全体で200あるノードの繊毛のうちごく限られた繊毛のみが回転運動をしていて他の繊毛は運動していないという事が分かりました。従来はノード内の200本全ての繊毛が協調して流れを作り出すことが体の左右を決めるうえで重要だと考えられてきました。 しかし、意外なことにこれらの変異体マウスの繊毛の回転運動・水の流れ・遺伝子発現を同じマウス胚のサンプルを用いて調べた結果、胚の左右が正しく決まるためには少なくとも2本の回転運動する繊毛が引き起こす水の流れが存在すれば十分という事が分かりました (図2)。

今回の成果によりノードの細胞が非常に弱い流れを感知し左右を決定する能力をもつ事が分かり、「ノード繊毛は機械的な刺激を入力し左右を決定している」という説を間接的に支持する結果といえます。 今後の実験により直接的に2つの仮説を検証し体の左右非対称性の起源を明らかにすることが望まれます。