大阪大学大学院理学研究科の稲木美紀子助教、松野健治教授、神戸大学大学院医学研究科の本多久夫客員教授らの研究グループは、内臓器官が左右非対称な形をつくるのに、「細胞スライド」（細胞間のすべり）と名付けた新規の細胞の動きが重要であることを世界で初めて明らかにしました。

ショウジョウバエ の消化管の一部で、ヒトの小腸と大腸に相当する後腸と呼ばれる部分は、初め左右対称な構造として形成された後、左ネジ回りに90度捻転し、ショウジョウバエの発生において最初の左右非対称性 を示します （図1） 。後腸の構成要素である細胞は、捻転前は左に傾いた左右非対称な形をしており、それが捻転後には左右対称になることから、後腸捻転との関連が示唆されていました。しかし、これまでの研究は固定標本を用いて行われていたため、細胞のどのような動きによって、左右非対称な内臓形態がつくられるかについては解明されていませんでした。

今回、松野教授らの研究グループは、ショウジョウバエ胚の後腸捻転のライブイメージングとコンピューターシミュレーション を行うことにより、内臓器官が左右非対称な形に変化するのに「細胞スライド」と名付けた新規の細胞挙動が重要であることを解明しました。これにより、消化管や心臓など管構造がねじれる構造をもつ臓器の形成機構への理解が深まり、将来的に臓器の再生への応用が期待されます。

本研究成果は、英国科学誌「eLife」に、6月12日（火）16時（日本時間）に公開されました。

図1　ショウジョウバエ後腸の左右非対称な捻転と細胞キラリティ

ショウジョウバエ胚の後腸は、初め左右対称な構造として形成された後、左ネジ回りに90度捻転し、左右非対称な形になります （図1） 。捻転前の後腸の細胞は、左に傾いた左右非対称な形をしています。このような細胞の左右非対称な形は、鏡に映したときその像と重ならないことから細胞のキラリティ と呼ばれています。細胞のキラリティが、捻転後には見られなくなることから、後腸捻転と関連があると考えられてきました。しかし、これまでの解析は、固定標本を用いて行われていたため、細胞のどのような動きによって、細胞の左右性であるキラリティが、内臓の左右非対称な形に変換されるのかわかっていませんでした。

松野教授らの研究グループでは、個体を生きたまま観察するライブイメージング、および、細胞の動きを予測するコンピューターシミュレーションの方法により、後腸の左右非対称な形を作るのに重要な新しい細胞の動きを解明しました （図2） 。後腸が捻転するときに、細胞は、下（胚の後方）に位置する細胞に対して少しずつ相対的な位置を変え、捻転方向にスライドする様に動くことがわかりました。このような細胞の動きは、これまで報告されていなかったので、「細胞スライド」と名付けました。さらに、細胞のキラリティと後腸の捻転方向が野生型 とは逆になる遺伝子突然変異体 では、野生型とは逆向きの「細胞スライド」がみられることがわかり、「細胞スライド」が後腸の左右非対称な捻転に重要であることが確かめられました。

図2　シミュレーションとライブイメージングから明らかとなった細胞スライド（ライブイメージングでは、蛍光タンパク質によって細胞に目印をつけている。）

本研究成果により、消化管や心臓など管構造がねじれる構造をもつ臓器の形成機構への理解が深まることが期待されます。将来、臓器の再生が可能になったとき、機能的な臓器の構築に応用できる可能性があります。

本研究成果は、2018年6月12日（火）16時（日本時間）に英国科学誌「eLife」（オンライン）に掲載されました。
タイトル：“Chiral cell sliding drives left-right asymmetric organ twisting”
著者名：Mikiko Inaki, Ryo Hatori, Naotaka Nakazawa, Takashi Okumura, Tomoki Ishibashi, Junichi Kikuta, Masaru Ishii, Kenji Matsuno and Hisao Honda
DOI: https://doi.org/10.7554/eLife.32506

なお、本研究は、文部科学省科学研究費補助金新学術領域研究「生物の3D形態を構築するロジック」、及び日本学術振興会科学研究費補助金基盤研究（C）の一環として行われ、大阪大学大学院医学系研究科石井優教授の協力を得て行われました。

細胞の左右性である細胞キラリティは、ショウジョウバエの後腸の細胞で初めて発見されました。細胞キラリティは、哺乳動物の細胞株でも、培養条件下ではみられることがわかっていますが、生体内での役割はわかっていません。本研究成果により、細胞キラリティを、組織の左右非対称な構造に変換させる細胞の動きを明らかにすることができました。ショウジョウバエの卵は、長さ1mm以下の小さなものですが、その中にヒトとも対応付けが可能なさまざまな組織を持っています。ショウジョウバエでは生きたまま、組織がつくられていく過程を、一つ一つの細胞の動きを追って、調べることができます。ショウジョウバエの観察によって、生物に普遍的な組織形成の原理を明らかにしたいと思っています。