神経誘導 - 版の履歴

2017年4月24日 (月) 01:02にWikiSysopによる

2017-04-24T01:02:15Z

WikiSysop: /* 神経誘導と神経誘導因子の発見 */

2017-04-22T13:26:11Z

神経誘導と神経誘導因子の発見

← 古い版		2017年4月22日 (土) 22:26時点における版
22行目:		22行目:
	その後、この現象を制御する分泌性の因子（神経誘導因子（neural inducer））を特定する試みが長く行われてきたが、背側中胚葉はサイズ的に小さいために、そこに存在するタンパク質を生化学的に特定することは困難であった。しかし、分子生物学的手法が発達するにつれて遺伝子解析が可能となり、1990年代にはその分子実体が次々と明らかになった。		その後、この現象を制御する分泌性の因子（神経誘導因子（neural inducer））を特定する試みが長く行われてきたが、背側中胚葉はサイズ的に小さいために、そこに存在するタンパク質を生化学的に特定することは困難であった。しかし、分子生物学的手法が発達するにつれて遺伝子解析が可能となり、1990年代にはその分子実体が次々と明らかになった。

	Richard M HarlandとWilliam C Smithは、[[発現スクリーニング]]（背側中胚葉に発現する遺伝子の[[mRNA]]の中で神経誘導活性を持つ分画を細分化する方法）により[[ノギン]] ([[noggin]])を<ref name=ref5><pubmed>1339313</pubmed></ref>、[[w:Edward M De Robertis\|Edward M De Robertis]]~~と笹井芳樹は、~~[[ディファレンシャルスクリーニング]]（発現が背側中胚葉に限局する遺伝子を単離する方法）によって[[コーディン]] ([[chordin]])を<ref name=ref6><pubmed>8001117</pubmed></ref>それぞれ単離し、それらが神経誘導因子であることを証明した。また、Douglas A Meltonと Ali Hemmati-Brivanlou は、上野直人らがすでに単離していた[[卵胞刺激ホルモン]]の阻害因子[[フォリスタチン]] ([[follistatin]])に神経誘導活性があることを見いだした<ref name=ref7><pubmed>3120188 </pubmed></ref> <ref name=ref8><pubmed> 8168135</pubmed></ref>。		Richard M HarlandとWilliam C Smithは、[[発現スクリーニング]]（背側中胚葉に発現する遺伝子の[[mRNA]]の中で神経誘導活性を持つ分画を細分化する方法）により[[ノギン]] ([[noggin]])を<ref name=ref5><pubmed>1339313</pubmed></ref>、[[w:Edward M De Robertis\|Edward M De Robertis]]と[http://www.cell.com/cell/abstract/S0092-8674(14)01094-0 笹井芳樹]は、[[ディファレンシャルスクリーニング]]（発現が背側中胚葉に限局する遺伝子を単離する方法）によって[[コーディン]] ([[chordin]])を<ref name=ref6><pubmed>8001117</pubmed></ref>それぞれ単離し、それらが神経誘導因子であることを証明した。また、Douglas A Meltonと Ali Hemmati-Brivanlou は、上野直人らがすでに単離していた[[卵胞刺激ホルモン]]の阻害因子[[フォリスタチン]] ([[follistatin]])に神経誘導活性があることを見いだした<ref name=ref7><pubmed>3120188 </pubmed></ref> <ref name=ref8><pubmed> 8168135</pubmed></ref>。

	さらなる研究の結果、これらの神経誘導因子はいずれも[[TGFβ]]スーパーファミリーの一種[[BMP4]]と結合し、BMP4と[[BMP受容体]]の相互作用を阻害することによって細胞を神経化することが明らかとなった（'''図1'''）<ref name=ref9><pubmed>7630399</pubmed></ref> <ref name=ref10><pubmed>8752214</pubmed></ref> <ref name=ref11 />。実際にBMPの強制発現により細胞は神経化が抑制されて[[wj:表皮\|表皮]]に分化し<ref name=ref12><pubmed>7630398</pubmed></ref>、逆に[[ドミナントネガティブ]]BMP受容体を用いてBMPシグナルを遮断すると細胞が神経化する<ref name=ref13><pubmed>7937936 </pubmed></ref>。したがって、BMPシグナルの存在・非存在が未分化外胚葉の運命（表皮か神経か）の二者択一（binary decision）を行うと言える<ref name=ref9 />。		さらなる研究の結果、これらの神経誘導因子はいずれも[[TGFβ]]スーパーファミリーの一種[[BMP4]]と結合し、BMP4と[[BMP受容体]]の相互作用を阻害することによって細胞を神経化することが明らかとなった（'''図1'''）<ref name=ref9><pubmed>7630399</pubmed></ref> <ref name=ref10><pubmed>8752214</pubmed></ref> <ref name=ref11 />。実際にBMPの強制発現により細胞は神経化が抑制されて[[wj:表皮\|表皮]]に分化し<ref name=ref12><pubmed>7630398</pubmed></ref>、逆に[[ドミナントネガティブ]]BMP受容体を用いてBMPシグナルを遮断すると細胞が神経化する<ref name=ref13><pubmed>7937936 </pubmed></ref>。したがって、BMPシグナルの存在・非存在が未分化外胚葉の運命（表皮か神経か）の二者択一（binary decision）を行うと言える<ref name=ref9 />。

2017年4月22日 (土) 13:23にWikiSysopによる

2017-04-22T13:23:26Z

← 古い版		2017年4月22日 (土) 22:23時点における版
31行目:		31行目:

	==Instructiveとpermissiveな誘導様式==		==Instructiveとpermissiveな誘導様式==
	[[image:神経誘導2.png\|thumb\|~~350px~~\|'''図2．Instructiveな分化誘導様式と、permissiveな誘導様式''']]		[[image:神経誘導2.png\|thumb\|250px\|'''図2．Instructiveな分化誘導様式と、permissiveな誘導様式''']]

	Howard Holtzer<ref name=ref16><pubmed>26146752</pubmed></ref>は、細胞の分化誘導には2つの様式が存在することを提唱した<ref name=ref17>'''Holtzer, H.'''<br>A concept in terms of mechanisms. Epithelial-Mesenchymal Interactions.<br>in R. Gleischmajer and R. E. Billingham (eds.), 152-164 (1968).</ref>('''図2''')。		Howard Holtzer<ref name=ref16><pubmed>26146752</pubmed></ref>は、細胞の分化誘導には2つの様式が存在することを提唱した<ref name=ref17>'''Holtzer, H.'''<br>A concept in terms of mechanisms. Epithelial-Mesenchymal Interactions.<br>in R. Gleischmajer and R. E. Billingham (eds.), 152-164 (1968).</ref>('''図2''')。
62行目:		62行目:

	==羊膜動物における神経誘導==		==羊膜動物における神経誘導==
	[[羊膜動物]]（[[ニワトリ]]やマウスなど）の胚において、[[両生類]]の[[形成体]]~~に相当する部分は「結節（node）」である。~~		[[ファイル:神経誘導Fig4.png\|サムネイル\|300px\|'''図４. 胎生6.0日前後のマウス胚の模式図'''<br>この時期には[[エピブラスト]]（epiblast）と呼ばれる、比較的未分化な細胞が、中胚葉や内胚葉からのシグナルに応答して、神経を含め様々な細胞へと分化して行く。[[原条]]（primitive streak）は胚の後方でエピブラストが陥入して生じる構造で、この構造を通過する細胞は中胚葉または内胚葉に分化する。<ref name=ref11252999 ><pubmed>11252999</pubmed></ref><ref name=ref17387317 ><pubmed>17387317</pubmed></ref><ref name=ref19129791 ><pubmed>19129791</pubmed></ref>を参考にして作成。]]
			[[羊膜動物]]（[[ニワトリ]]やマウスなど）の胚において、[[両生類]]の[[形成体]]に相当する部分は「結節（node）」である（'''図4'''）。

	イギリスの生物学者[[w:Conrad Hal Waddington\|Conrad H Waddington]]は、ニワトリ胚の[[ヘンゼン結節]]（[[Hensen’s node]]）をほかの[[鳥類]]胚に移植すると2次軸を形成することを発見し、この領域が両生類の原口背唇部の相同領域であることを証明した<ref name=ref34><pubmed>11291858</pubmed></ref> <ref name=ref35><pubmed>10761841</pubmed></ref>。		イギリスの生物学者[[w:Conrad Hal Waddington\|Conrad H Waddington]]は、ニワトリ胚の[[ヘンゼン結節]]（[[Hensen’s node]]）をほかの[[鳥類]]胚に移植すると2次軸を形成することを発見し、この領域が両生類の原口背唇部の相同領域であることを証明した<ref name=ref34><pubmed>11291858</pubmed></ref> <ref name=ref35><pubmed>10761841</pubmed></ref>。

WikiSysop: /* ショウジョウバエの神経誘導 */

2017-04-22T13:05:10Z

ショウジョウバエの神経誘導

← 古い版		2017年4月22日 (土) 22:05時点における版
55行目:		55行目:
	[[ショウジョウバエ]]においては、[[神経芽細胞]]（[[neuroblast]]）は胚の腹側で生じる<ref name=ref28><pubmed>8598900</pubmed></ref>。		[[ショウジョウバエ]]においては、[[神経芽細胞]]（[[neuroblast]]）は胚の腹側で生じる<ref name=ref28><pubmed>8598900</pubmed></ref>。

	この神経分化に必須の役割を果たすのは、[[short gastrulation]]（[[sog]]）である。Sogは胚の腹側から背側にかけて濃度勾配を形成し<ref name=ref29><pubmed>11782317</pubmed></ref>、そのタンパク質はchordin同様に[[システイン]]に富むモチーフを4つ持ち、機能的にはchordinと類似する（つまり、sogをアフリカツメガエルで強制発現すると[[2次軸]]<u>（編集部コメント：簡単にご説明ください）</u>が形成され、外胚葉は神経化する）<ref name=ref30><pubmed>7617035</pubmed></ref>。また、sogの変異を脊椎動物のnogginで補償できることからも、sogが脊椎動物の神経誘導因子と同じ機能を持つことが推察できる<ref name=ref31><pubmed>8752215</pubmed></ref>。		この神経分化に必須の役割を果たすのは、[[short gastrulation]]（[[sog]]）である。Sogは胚の腹側から背側にかけて濃度勾配を形成し<ref name=ref29><pubmed>11782317</pubmed></ref>、そのタンパク質はchordin同様に[[システイン]]に富むモチーフを4つ持ち、機能的にはchordinと類似する（つまり、sogをアフリカツメガエルで強制発現すると2次軸が形成され、外胚葉は神経化する）<ref name=ref30><pubmed>7617035</pubmed></ref>。また、sogの変異を脊椎動物のnogginで補償できることからも、sogが脊椎動物の神経誘導因子と同じ機能を持つことが推察できる<ref name=ref31><pubmed>8752215</pubmed></ref>。

	一方、[[decapentaplegic]]（[[dpp]]）は胚の背側に発現して脊椎動物のBMP4と同等の機能を持ち<ref name=ref32><pubmed>16368928</pubmed></ref>、sogと直接結合して互いの機能を阻害し合う（'''図3'''）。		一方、[[decapentaplegic]]（[[dpp]]）は胚の背側に発現して脊椎動物のBMP4と同等の機能を持ち<ref name=ref32><pubmed>16368928</pubmed></ref>、sogと直接結合して互いの機能を阻害し合う（'''図3'''）。

WikiSysop: /* 幹細胞からの神経分化 */

2017-04-22T13:04:00Z

幹細胞からの神経分化

← 古い版		2017年4月22日 (土) 22:04時点における版
86行目:		86行目:
	マウスやヒトでは、再生医学への展望もあるために、[[胚性幹細胞]]（[[ES細胞]]）や[[人工多能性幹細胞]]（[[iPS細胞]]）を神経化する方法論についての研究が進んでいる。		マウスやヒトでは、再生医学への展望もあるために、[[胚性幹細胞]]（[[ES細胞]]）や[[人工多能性幹細胞]]（[[iPS細胞]]）を神経化する方法論についての研究が進んでいる。

	これらの幹細胞をシャーレ上でできるだけ純粋に神経前駆細胞に分化させるには、マウス<ref name=ref56><pubmed>12524553</pubmed></ref> <ref name=ref57><pubmed>18697938</pubmed></ref>、ヒト<ref name=ref58><pubmed>11731781</pubmed></ref> <ref name=ref59><pubmed>20160098</pubmed></ref>ともに、シグナル因子の添加を最小限にした（特に[[wj:血清\|血清]]に含まれる不特定多数の因子を最小限にした）培地に[[栄養因子]]やFGFを加えて単層培養する<ref name=ref60><pubmed>27194476 </pubmed></ref>。この方法により、マウスでは2日程度、ヒトでは5−6日程度で神経前駆細胞が出現する。		これらの幹細胞をシャーレ上でできるだけ純粋に神経前駆細胞に分化させるには、マウス<ref name=ref56><pubmed>12524553</pubmed></ref> <ref name=ref57><pubmed>18697938</pubmed></ref><ref name=ref11086981 ><pubmed>11086981</pubmed></ref>、ヒト<ref name=ref58><pubmed>11731781</pubmed></ref> <ref name=ref59><pubmed>20160098</pubmed></ref>ともに、シグナル因子の添加を最小限にした（特に[[wj:血清\|血清]]に含まれる不特定多数の因子を最小限にした）培地に[[栄養因子]]やFGFを加えて単層培養する<ref name=ref60><pubmed>27194476 </pubmed></ref>。この方法により、マウスでは2日程度、ヒトでは5−6日程度で神経前駆細胞が出現する。

	[[視細胞]]、[[運動神経]]、[[介在ニューロン]]など、特定の機能的神経細胞を得たい場合には、この時期から領域決定を促す因子（Wnt、[[ソニック・ヘッジホッグ]]、レチノイン酸など）を加えてさらに培養を続ける<ref name=ref61><pubmed>12176325</pubmed></ref> <ref name=ref62><pubmed>25157815</pubmed></ref> <ref name=ref63><pubmed> 26972603</pubmed></ref> <ref name=ref64><pubmed>16076961</pubmed></ref> <ref name=ref65><pubmed>16908856 </pubmed></ref>。		[[視細胞]]、[[運動神経]]、[[介在ニューロン]]など、特定の機能的神経細胞を得たい場合には、この時期から領域決定を促す因子（Wnt、[[ソニック・ヘッジホッグ]]、レチノイン酸など）を加えてさらに培養を続ける<ref name=ref61><pubmed>12176325</pubmed></ref> <ref name=ref62><pubmed>25157815</pubmed></ref> <ref name=ref63><pubmed> 26972603</pubmed></ref> <ref name=ref64><pubmed>16076961</pubmed></ref> <ref name=ref65><pubmed>16908856 </pubmed></ref>。

WikiSysop: /* 神経前駆細胞を個性づける遺伝子の発現機構 */

2017-04-22T13:02:03Z

神経前駆細胞を個性づける遺伝子の発現機構

← 古い版		2017年4月22日 (土) 22:02時点における版
77行目:		77行目:
	[[Sox2]]は、脊椎動物の神経化した細胞で最初に発現する[[転写因子]]の1つであり、神経化した細胞のマーカーとして多用されるだけでなくSox2自体も細胞の前駆性を維持する働きを持つ<ref name=ref47><pubmed>9435279</pubmed></ref> <ref name=ref48><pubmed>12689590</pubmed></ref> <ref name=ref49><pubmed>12948443</pubmed></ref>。したがって、Sox2の[[エンハンサー]]解析を行うことにより、未分化細胞が神経化する細胞内のメカニズムが明らかになると思われる。		[[Sox2]]は、脊椎動物の神経化した細胞で最初に発現する[[転写因子]]の1つであり、神経化した細胞のマーカーとして多用されるだけでなくSox2自体も細胞の前駆性を維持する働きを持つ<ref name=ref47><pubmed>9435279</pubmed></ref> <ref name=ref48><pubmed>12689590</pubmed></ref> <ref name=ref49><pubmed>12948443</pubmed></ref>。したがって、Sox2の[[エンハンサー]]解析を行うことにより、未分化細胞が神経化する細胞内のメカニズムが明らかになると思われる。

	Sox2は神経前駆細胞以外にも発現するため、その制御領域はSox2のコーディング領域の前後50kbにわたって散在するが、このうち神経前駆細胞での発現に関与する制御領域が2つ見つかっている<ref name=ref48 />。これらの領域はFGFとWntに反応するシーケンスを含んでおり、BMPシグナルによって不活化される（つまりBMPシグナルが遮断されることにより活性化される）。		Sox2は神経前駆細胞以外にも発現するため、その制御領域はSox2のコーディング領域の前後それぞれ50kbにわたって散在するが、このうち神経前駆細胞での発現に関与する制御領域が2つ見つかっている<ref name=ref48 />。これらの領域はFGFとWntに反応するシーケンスをするDNA配列を含んでおり、その活性はBMPシグナルによって不活化される（つまりBMPシグナルが遮断されることが細胞の神経化に必要であるにより活性化される）。

	さらに、この領域は中胚葉分化を促進する転写因子[[Tbx6]]によっても負に制御される<ref name=ref50><pubmed>16354715</pubmed></ref> <ref name=ref51><pubmed>21331042</pubmed></ref>。このことは、未分化細胞が神経外胚葉細胞に分化する過程において、一時的に[[神経中胚葉]]（neuromesoderm）と呼ばれる分化段階が存在することを意味する<ref name=ref52><pubmed>26329597</pubmed></ref> <ref name=ref53><pubmed>25823696</pubmed></ref>。		さらに、この領域は中胚葉分化を促進する転写因子[[Tbx6]]によっても負に制御される<ref name=ref50><pubmed>16354715</pubmed></ref> <ref name=ref51><pubmed>21331042</pubmed></ref>。このことは、未分化細胞が神経外胚葉細胞に分化する過程において、一時的に[[神経中胚葉]]（neuromesoderm）と呼ばれる分化段階が存在することを意味する<ref name=ref52><pubmed>26329597</pubmed></ref> <ref name=ref53><pubmed>25823696</pubmed></ref>。

WikiSysop: /* 羊膜動物における神経誘導 */

2017-04-22T13:00:17Z

羊膜動物における神経誘導

← 古い版		2017年4月22日 (土) 22:00時点における版
68行目:		68行目:
	両生類で単離された神経誘導因子はニワトリやマウスにおいてもこの領域（結節）に発現している<ref name=ref36><pubmed>9184349</pubmed></ref> <ref name=ref37><pubmed>9425145</pubmed></ref> <ref name=ref38><pubmed>10525336</pubmed></ref> <ref name=ref39><pubmed>10688202</pubmed></ref>。しかし、ニワトリにおける実験では、BMPシグナルを阻害するだけでは未分化細胞（[[エピブラスト]]）を神経化することはできない<ref name=ref37 />。このことから、noggin, chordin, follistatin以外に誘導因子（または神経化する条件）が存在することが示唆され、その候補因子として[[Wnt]]や[[FGF]]に関連するものが想定されている<ref name=ref40><pubmed>11357137</pubmed></ref> <ref name=ref41><pubmed>15509767</pubmed></ref>。		両生類で単離された神経誘導因子はニワトリやマウスにおいてもこの領域（結節）に発現している<ref name=ref36><pubmed>9184349</pubmed></ref> <ref name=ref37><pubmed>9425145</pubmed></ref> <ref name=ref38><pubmed>10525336</pubmed></ref> <ref name=ref39><pubmed>10688202</pubmed></ref>。しかし、ニワトリにおける実験では、BMPシグナルを阻害するだけでは未分化細胞（[[エピブラスト]]）を神経化することはできない<ref name=ref37 />。このことから、noggin, chordin, follistatin以外に誘導因子（または神経化する条件）が存在することが示唆され、その候補因子として[[Wnt]]や[[FGF]]に関連するものが想定されている<ref name=ref40><pubmed>11357137</pubmed></ref> <ref name=ref41><pubmed>15509767</pubmed></ref>。

	マウスでは、神経誘導因子の胚発生における役割が主に遺伝子破壊法（ノックアウト）を用いて解析されてきた。その結果、いずれも（少なくとも単独の遺伝子破壊では）神経誘導自体に対する影響は大きくないが、いったん細胞が神経化した後の分化の過程で必要であることや、中胚葉（体節など）の分化に必須であることが示されている<ref name=ref39 /> <ref name=ref42><pubmed>7885475</pubmed></ref> <ref name=ref43><pubmed>9585504</pubmed></ref>。		マウスでは、神経誘導因子の胚発生における役割が主に遺伝子破壊法（ノックアウト）を用いて解析されてきた。その結果、noggin、chordin、follistatinはいずれも単独の遺伝子破壊では神経誘導自体に対する影響は大きくないが、いったん細胞が神経化した後の分化の過程で必要であることや、中胚葉（体節など）の分化に必須であることが示されている<ref name=ref39 /> <ref name=ref42><pubmed>7885475</pubmed></ref> <ref name=ref43><pubmed>9585504</pubmed></ref>。

	一方、chordinとnogginのダブル[[ノックアウトマウス]]では、体幹部神経の分化異常は比較的弱いものの、[[前脳]]が形成されないことが明らかになった<ref name=ref39 /> <ref name=ref44><pubmed>12397106</pubmed></ref>。この結果はマウスの神経誘導に関して重要な知見である。マウスでは、結節（chordinとnogginが発現する領域）は体幹部（脊髄領域など）の神経分化を誘導し、前脳はそれとは独立に[[前方臓側内胚葉]]（[[anterior visceral endoderm]]; AVE）から誘導される可能性が示唆されてきた<ref name=ref45><pubmed>9988215</pubmed></ref>。しかしこのノックアウトマウスでは、AVEは正常に形成されるものの前脳分化が著しく抑制されていた。このことは、結節が前脳の形成にも関与することを意味している。つまり、結節は全身の神経誘導に対して直接的または間接的に関与している。（なお現在、AVEは前脳のパターン形成や細胞移動を制御するなど、多くの機能を持っていることが明らかになっている<ref name=ref45 /><ref name=ref46><pubmed>25349454</pubmed></ref>）。		一方、chordinとnogginのダブル[[ノックアウトマウス]]では、体幹部神経の分化異常は比較的弱いものの、[[前脳]]が形成されないことが明らかになった<ref name=ref39 /> <ref name=ref44><pubmed>12397106</pubmed></ref>。この結果はマウスの神経誘導に関して重要な知見である。マウスでは、結節（chordinとnogginが発現する領域）は体幹部（脊髄領域など）の神経分化を誘導し、前脳はそれとは独立に[[前方臓側内胚葉]]（[[anterior visceral endoderm]]; AVE）から誘導される可能性が示唆されてきた<ref name=ref45><pubmed>9988215</pubmed></ref>。しかしこのノックアウトマウスでは、AVEは正常に形成されるものの前脳分化が著しく抑制されていた。このことは、結節が前脳の形成にも関与することを意味している。つまり、結節は全身の神経誘導に対して直接的または間接的に関与している。（なお現在、AVEは前脳のパターン形成や細胞移動を制御するなど、多くの機能を持っていることが明らかになっている<ref name=ref45 /><ref name=ref46><pubmed>25349454</pubmed></ref>）。

WikiSysop: /* 神経誘導と神経誘導因子の発見 */

2017-04-22T12:58:34Z

神経誘導と神経誘導因子の発見

← 古い版		2017年4月22日 (土) 21:58時点における版
18行目:		18行目:
	外胚葉から神経組織への運命決定、すなわち細胞の神経化（neuralization）は[[脊椎動物]]の胚発生において最も初期に起こる現象の1つである。したがって神経誘導の研究は、初期胚が比較的大きく発生が母胎外で起きる両生類胚（イモリ、カエルなど）を中心に進展してきた。		外胚葉から神経組織への運命決定、すなわち細胞の神経化（neuralization）は[[脊椎動物]]の胚発生において最も初期に起こる現象の1つである。したがって神経誘導の研究は、初期胚が比較的大きく発生が母胎外で起きる両生類胚（イモリ、カエルなど）を中心に進展してきた。

	1924年、ドイツの生物学者[[wj:ハンス・シュペーマン\|Hans Spemann]]と[[wj:ヒルデ・マンゴルト\|Hilde Mangold]]は[[イモリ]]の原口背唇部（背側中胚葉を含む部分）を別の個体に移植する実験を行い、移植された胚に2次軸（体軸）が形成され、さらにその周辺部に神経組織が誘導されることを発見した<ref name=ref3><pubmed>11291840</pubmed></ref>。これは、移植した原口背唇部（dorsal lip）が移植先の組織に影響を及ぼし、結果として胚の形態形成を制御したことを意味する。そこで、Spemannらはこの領域を「形態形成を支配する領域」という意味で「形成体（organizer）」と命名した<ref name=ref3 /> <ref name=ref4><pubmed>16482093</pubmed></ref>。		1924年、ドイツの生物学者[[wj:ハンス・シュペーマン\|Hans Spemann]]と[[wj:ヒルデ・マンゴルト\|Hilde Mangold]]は[[イモリ]]の原口背唇部（背側中胚葉を含む部分）を別の個体に移植する実験を行い、移植された胚に2次軸（体軸：背骨の原基（脊策）を含む頭尾軸に沿った細長い構造）が形成され、さらにその周辺部に神経組織が誘導されることを発見した<ref name=ref3><pubmed>11291840</pubmed></ref>。これは、移植した原口背唇部（dorsal lip）が移植先の組織に影響を及ぼし、結果として胚の形態形成を制御したことを意味する。そこで、Spemannらはこの領域を「形態形成を支配する領域」という意味で「形成体（organizer）」と命名した<ref name=ref3 /> <ref name=ref4><pubmed>16482093</pubmed></ref>。

	その後、この現象を制御する分泌性の因子（神経誘導因子（neural inducer））を特定する試みが長く行われてきたが、背側中胚葉はサイズ的に小さいために、そこに存在するタンパク質を生化学的に特定することは困難であった。しかし、分子生物学的手法が発達するにつれて遺伝子解析が可能となり、1990年代にはその分子実体が次々と明らかになった。Richard M HarlandとWilliam C Smithは、[[発現スクリーニング]]（背側中胚葉に発現する遺伝子の[[mRNA]]の中で神経誘導活性を持つ分画を細分化する方法）により[[ノギン]] ([[noggin]])を<ref name=ref5><pubmed>1339313</pubmed></ref>、[[w:Edward M De Robertis\|Edward M De Robertis]]と[[wj:笹井芳樹\|笹井芳樹]]は、[[ディファレンシャルスクリーニング]]（発現が背側中胚葉に限局する遺伝子を単離する方法）によって[[コーディン]] ([[chordin]])を<ref name=ref6><pubmed>8001117</pubmed></ref>それぞれ単離し、それらが神経誘導因子であることを証明した。また、Douglas A Meltonと Ali Hemmati-Brivanlou は、[[wj:上野直人\|上野直人]]らがすでに単離していた[[卵胞刺激ホルモン]]の阻害因子[[フォリスタチン]] ([[follistatin]])に神経誘導活性があることを見いだした<ref name=ref7><pubmed>3120188 </pubmed></ref> <ref name=ref8><pubmed> 8168135</pubmed></ref>。		その後、この現象を制御する分泌性の因子（神経誘導因子（neural inducer））を特定する試みが長く行われてきたが、背側中胚葉はサイズ的に小さいために、そこに存在するタンパク質を生化学的に特定することは困難であった。しかし、分子生物学的手法が発達するにつれて遺伝子解析が可能となり、1990年代にはその分子実体が次々と明らかになった。

	~~さらなる研究の結果、これらの神経誘導因子はいずれも~~[[~~TGF~~]]~~スーパーファミリーの一種~~[[~~BMP4~~]]~~と結合し、BMP4と~~[[~~BMP受容体~~]]~~の相互作用を阻害することによって細胞を神経化することが明らかとなった（'''図1'''）~~<ref name=~~ref9~~><pubmed>~~7630399~~</pubmed></ref> <ref name=~~ref10~~><pubmed>~~8752214~~</pubmed></ref> ~~<ref name=ref11 />。実際にBMPの強制発現により細胞は神経化が抑制されて~~[[~~wj:表皮\|表皮~~]]~~に分化し~~<ref name=~~ref12~~><pubmed>~~7630398~~</pubmed></ref>~~、逆に[[ドミナントネガティブ]]BMP受容体を用いてBMPシグナルを遮断すると細胞が神経化する~~<ref name=~~ref13~~><pubmed>~~7937936~~ </pubmed></ref~~>。したがって、BMPシグナルの存在・非存在が未分化外胚葉の運命（表皮か神経か）の二者択一（binary decision）を行うと言える<ref name=ref9 /~~>。		Richard M HarlandとWilliam C Smithは、[[発現スクリーニング]]（背側中胚葉に発現する遺伝子の[[mRNA]]の中で神経誘導活性を持つ分画を細分化する方法）により[[ノギン]] ([[noggin]])を<ref name=ref5><pubmed>1339313</pubmed></ref>、[[w:Edward M De Robertis\|Edward M De Robertis]]と笹井芳樹は、[[ディファレンシャルスクリーニング]]（発現が背側中胚葉に限局する遺伝子を単離する方法）によって[[コーディン]] ([[chordin]])を<ref name=ref6><pubmed>8001117</pubmed></ref>それぞれ単離し、それらが神経誘導因子であることを証明した。また、Douglas A Meltonと Ali Hemmati-Brivanlou は、上野直人らがすでに単離していた[[卵胞刺激ホルモン]]の阻害因子[[フォリスタチン]] ([[follistatin]])に神経誘導活性があることを見いだした<ref name=ref7><pubmed>3120188 </pubmed></ref> <ref name=ref8><pubmed> 8168135</pubmed></ref>。

	なお、follistatinはBMP4のほかに[[アクチビン]] ([[activin]])~~（TGFの一種で~~[[中胚葉誘導因子]]）とも結合してその活性を抑制する。このことはfollistatinが中胚葉分化抑制と神経誘導の活性を併せ持つことを意味する<ref name=ref8 /> <ref name=ref14><pubmed>9178255</pubmed></ref>。		さらなる研究の結果、これらの神経誘導因子はいずれも[[TGFβ]]スーパーファミリーの一種[[BMP4]]と結合し、BMP4と[[BMP受容体]]の相互作用を阻害することによって細胞を神経化することが明らかとなった（'''図1'''）<ref name=ref9><pubmed>7630399</pubmed></ref> <ref name=ref10><pubmed>8752214</pubmed></ref> <ref name=ref11 />。実際にBMPの強制発現により細胞は神経化が抑制されて[[wj:表皮\|表皮]]に分化し<ref name=ref12><pubmed>7630398</pubmed></ref>、逆に[[ドミナントネガティブ]]BMP受容体を用いてBMPシグナルを遮断すると細胞が神経化する<ref name=ref13><pubmed>7937936 </pubmed></ref>。したがって、BMPシグナルの存在・非存在が未分化外胚葉の運命（表皮か神経か）の二者択一（binary decision）を行うと言える<ref name=ref9 />。

			なお、follistatinはBMP4のほかに[[アクチビン]] ([[activin]])（TGFβの一種で[[中胚葉誘導因子]]）とも結合してその活性を抑制する。このことはfollistatinが中胚葉分化抑制と神経誘導の活性を併せ持つことを意味する<ref name=ref8 /> <ref name=ref14><pubmed>9178255</pubmed></ref>。

	その後アフリカツメガエルにおいて、noggin、chordin、follistatinは互いにリダンダント（いずれかの機能を阻害しても、残りの因子が神経誘導活性を補償する）であり、3つの遺伝子の機能を同時に阻害して初めて神経誘導が抑制されることが示された<ref name=ref15><pubmed>15737935</pubmed></ref>。		その後アフリカツメガエルにおいて、noggin、chordin、follistatinは互いにリダンダント（いずれかの機能を阻害しても、残りの因子が神経誘導活性を補償する）であり、3つの遺伝子の機能を同時に阻害して初めて神経誘導が抑制されることが示された<ref name=ref15><pubmed>15737935</pubmed></ref>。

2017年4月8日 (土) 01:29にWikiSysopによる

2017-04-08T01:29:00Z

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	''奈良先端科学技術大学院大学''<br>		''奈良先端科学技術大学院大学''<br>
	DOI：<selfdoi />　原稿受付日：2017年2月3日　原稿完成日：2017年月日<br>		DOI：<selfdoi />　原稿受付日：2017年2月3日　原稿完成日：2017年月日<br>
	担当編集委員：[http://researchmap.jp/~~noriko1128 大隅典子~~]~~（東北大学大学院医学系研究科附属創生応用医学研究センター脳神経科学コアセンター発生発達神経科学分野）~~<br>		担当編集委員：[http://researchmap.jp/fujiomurakami 村上富士夫]（大阪大学大学院生命機能研究科）<br>
	</div>		</div>
	英語名：neural induction　独：neuronale Induktion　仏：induction de la neurulation		英語名：neural induction　独：neuronale Induktion　仏：induction de la neurulation

WikiSysop: /* ショウジョウバエの神経誘導 */

2017-02-04T09:25:29Z

ショウジョウバエの神経誘導

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	この神経分化に必須の役割を果たすのは、[[short gastrulation]]（[[sog]]）である。Sogは胚の腹側から背側にかけて濃度勾配を形成し<ref name=ref29><pubmed>11782317</pubmed></ref>、そのタンパク質はchordin同様に[[システイン]]に富むモチーフを4つ持ち、機能的にはchordinと類似する（つまり、sogをアフリカツメガエルで強制発現すると[[2次軸]]<u>（編集部コメント：簡単にご説明ください）</u>が形成され、外胚葉は神経化する）<ref name=ref30><pubmed>7617035</pubmed></ref>。また、sogの変異を脊椎動物のnogginで補償できることからも、sogが脊椎動物の神経誘導因子と同じ機能を持つことが推察できる<ref name=ref31><pubmed>8752215</pubmed></ref>。		この神経分化に必須の役割を果たすのは、[[short gastrulation]]（[[sog]]）である。Sogは胚の腹側から背側にかけて濃度勾配を形成し<ref name=ref29><pubmed>11782317</pubmed></ref>、そのタンパク質はchordin同様に[[システイン]]に富むモチーフを4つ持ち、機能的にはchordinと類似する（つまり、sogをアフリカツメガエルで強制発現すると[[2次軸]]<u>（編集部コメント：簡単にご説明ください）</u>が形成され、外胚葉は神経化する）<ref name=ref30><pubmed>7617035</pubmed></ref>。また、sogの変異を脊椎動物のnogginで補償できることからも、sogが脊椎動物の神経誘導因子と同じ機能を持つことが推察できる<ref name=ref31><pubmed>8752215</pubmed></ref>。

	一方、[[decapentaplegic]]（[[dpp]]）は胚の背側に発現して脊椎動物のBMP4と同等の機能を持ち<ref name=ref32><pubmed>16368928</pubmed></ref>~~、sogと直接結合して互いの機能を阻害し合う（図3）。~~		一方、[[decapentaplegic]]（[[dpp]]）は胚の背側に発現して脊椎動物のBMP4と同等の機能を持ち<ref name=ref32><pubmed>16368928</pubmed></ref>、sogと直接結合して互いの機能を阻害し合う（'''図3'''）。

	この点で、sogとdppの関係は、脊椎動物のchordin/noggin とBMPの関係に対応している<ref name=ref31 /> <ref name=ref33><pubmed> 9363950</pubmed></ref>。このことから、脊椎動物と[[無脊椎動物]]では神経誘導の分子メカニズムが類似していることが示されただけでなく、進化の過程で胚の[[背腹軸]]が反転し、そこに発現する因子も同様に反転していることも示唆された<ref name=ref28 />。		この点で、sogとdppの関係は、脊椎動物のchordin/noggin とBMPの関係に対応している<ref name=ref31 /> <ref name=ref33><pubmed> 9363950</pubmed></ref>。このことから、脊椎動物と[[無脊椎動物]]では神経誘導の分子メカニズムが類似していることが示されただけでなく、進化の過程で胚の[[背腹軸]]が反転し、そこに発現する因子も同様に反転していることも示唆された<ref name=ref28 />。

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	<font size="+1">[http://researchmap.jp/read0118148 笹井紀明]</font><br>		<font size="+1">[http://researchmap.jp/read0118148 笹井紀明]</font><br>
	''奈良先端科学技術大学院大学''<br>		''奈良先端科学技術大学院大学''<br>
	DOI：<selfdoi />　~~原稿受付日：2017年2月3日　原稿完成日：2017年月日~~<br>		DOI：<selfdoi />　原稿受付日：2017年2月3日　原稿完成日：2017年4月23日<br>
	担当編集委員：[http://researchmap.jp/fujiomurakami 村上富士夫]（大阪大学大学院生命機能研究科）<br>		担当編集委員：[http://researchmap.jp/fujiomurakami 村上富士夫]（大阪大学大学院生命機能研究科）<br>
	</div>		</div>
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	[[wj:受精卵\|受精卵]]は、最初は増殖を繰り返して未分化な細胞の塊を形成するが、[[wj:原腸形成期\|原腸形成期]]（[[マウス]]では受精6日前後、[[アフリカツメガエル]]では温度にもよるが12-14時間程度）になると細胞が[[wj:外胚葉\|外胚葉]]、[[wj:中胚葉\|中胚葉]]、[[wj:内胚葉\|内胚葉]]の3つの胚葉に分類され、細胞それぞれの性質が大まかに特徴付けられるようになる。		[[wj:受精卵\|受精卵]]は、最初は増殖を繰り返して未分化な細胞の塊を形成するが、[[wj:原腸形成期\|原腸形成期]]（[[マウス]]では受精6日前後、[[アフリカツメガエル]]では温度にもよるが12-14時間程度）になると細胞が[[wj:外胚葉\|外胚葉]]、[[wj:中胚葉\|中胚葉]]、[[wj:内胚葉\|内胚葉]]の3つの胚葉に分類され、細胞それぞれの性質が大まかに特徴付けられるようになる。

	このうち外胚葉の一部は神経組織へと分化し、[[神経板]]を形成するが、その運命決定は、背側中胚葉（カエルでは[[原口背唇部]]（dorsal ~~lip）、マウスやニワトリでは~~[[結節]]（node））から分泌されるシグナル因子（[[神経誘導因子]]）に依存する。		このうち外胚葉の一部は神経組織へと分化し、[[神経板]]を形成するが、その運命決定は、背側中胚葉（カエルでは[[原口背唇部]]（dorsal lip）、マウスや[[ニワトリ]]では[[結節]]（node））から分泌されるシグナル因子（[[神経誘導因子]]）に依存する。

	一般に「誘導（induction）」とは、1つの組織が別の組織に作用してふるまいを制御する現象のことをいい、神経誘導はこのような誘導現象の1つである<ref name=ref1><pubmed>11967557</pubmed></ref> <ref name=ref2><pubmed>24014419 </pubmed></ref>。		一般に「誘導（induction）」とは、1つの組織が別の組織に作用してふるまいを制御する現象のことをいい、神経誘導はこのような誘導現象の1つである<ref name=ref1><pubmed>11967557</pubmed></ref> <ref name=ref2><pubmed>24014419 </pubmed></ref>。

	[[image:神経誘導1.png\|thumb\|250px\|'''図1．神経と表皮を分離する分子機構'''<br>未分化外胚葉細胞でBMPシグナルが活性化されると細胞内でSmad1がリン酸化され、下流遺伝子の遺伝子発現が誘導され、表皮へと分化する。一方、BMPシグナルが遮断された細胞は神経に分化する。<ref name=ref71><pubmed>9272945</pubmed></ref> <ref name=ref11><pubmed>8752213 </pubmed></ref> <ref name=ref72><pubmed>15296978</pubmed></ref>を参考にして作成。図中のBMP受容体のうち、I, IIとあるのはそれぞれタイプ１、タイプ2の意味。Pはリン酸化を示す。]]		[[image:神経誘導1.png\|thumb\|250px\|'''図1．神経と表皮を分離する分子機構'''<br>未分化外胚葉細胞で[[BMP]]シグナルが活性化されると細胞内で[[Smad1]]が[[リン酸化]]され、下流遺伝子の遺伝子発現が誘導され、表皮へと分化する。一方、BMPシグナルが遮断された細胞は神経に分化する。<ref name=ref71><pubmed>9272945</pubmed></ref> <ref name=ref11><pubmed>8752213 </pubmed></ref><ref name=ref72><pubmed>15296978</pubmed></ref>を参考にして作成。図中のBMP受容体のうち、I, IIとあるのはそれぞれタイプ１、タイプ2の意味。Pはリン酸化を示す。]]

	外胚葉から神経組織への運命決定、すなわち細胞の神経化（neuralization）は[[脊椎動物]]の胚発生において最も初期に起こる現象の1つである。したがって神経誘導の研究は、初期胚が比較的大きく発生が母胎外で起きる両生類胚（イモリ、カエルなど）を中心に進展してきた。		外胚葉から神経組織への運命決定、すなわち細胞の神経化（neuralization）は[[脊椎動物]]の胚発生において最も初期に起こる現象の1つである。したがって神経誘導の研究は、初期胚が比較的大きく発生が母胎外で起きる両生類胚（[[イモリ]]、[[カエル]]など）を中心に進展してきた。

	1924年、ドイツの生物学者[[wj:ハンス・シュペーマン\|Hans Spemann]]と[[wj:ヒルデ・マンゴルト\|Hilde Mangold]]は[[イモリ]]の原口背唇部（背側中胚葉を含む部分）を別の個体に移植する実験を行い、移植された胚に2次軸（体軸：背骨の原基（脊策）を含む頭尾軸に沿った細長い構造）が形成され、さらにその周辺部に神経組織が誘導されることを発見した<ref name=ref3><pubmed>11291840</pubmed></ref>。これは、移植した原口背唇部（dorsal lip）が移植先の組織に影響を及ぼし、結果として胚の形態形成を制御したことを意味する。そこで、Spemannらはこの領域を「形態形成を支配する領域」という意味で「形成体（organizer）」と命名した<ref name=ref3 /> <ref name=ref4><pubmed>16482093</pubmed></ref>。		1924年、ドイツの生物学者[[wj:ハンス・シュペーマン\|Hans Spemann]]と[[wj:ヒルデ・マンゴルト\|Hilde Mangold]]はイモリの原口背唇部（背側中胚葉を含む部分）を別の個体に移植する実験を行い、移植された胚に2次軸（体軸：背骨の原基（脊策）を含む頭尾軸に沿った細長い構造）が形成され、さらにその周辺部に神経組織が誘導されることを発見した<ref name=ref3><pubmed>11291840</pubmed></ref>。これは、移植した原口背唇部が移植先の組織に影響を及ぼし、結果として胚の形態形成を制御したことを意味する。そこで、Spemannらはこの領域を「形態形成を支配する領域」という意味で「[[形成体]]（organizer）」と命名した<ref name=ref3 /> <ref name=ref4><pubmed>16482093</pubmed></ref>。

	その後、この現象を制御する分泌性の因子（神経誘導因子（neural inducer））を特定する試みが長く行われてきたが、背側中胚葉はサイズ的に小さいために、そこに存在するタンパク質を生化学的に特定することは困難であった。しかし、分子生物学的手法が発達するにつれて遺伝子解析が可能となり、1990年代にはその分子実体が次々と明らかになった。		その後、この現象を制御する分泌性の因子（神経誘導因子（neural inducer））を特定する試みが長く行われてきたが、背側中胚葉はサイズ的に小さいために、そこに存在するタンパク質を生化学的に特定することは困難であった。しかし、分子生物学的手法が発達するにつれて遺伝子解析が可能となり、1990年代にはその分子実体が次々と明らかになった。