脊髄発達の重要な段階
胚の下位脊髄形成の重要な段階を調べてる。
― 1 分で読む
目次
赤ちゃんの発育段階で、脊髄の下部が成長するのはめっちゃ大事な時期なんだ。この脊髄の部分は、足や下半身の動きや感覚をコントロールしたり、膀胱、直腸、生殖器の正常な機能にも関わってるんだよ。もしこの部分の形成がうまくいかないと、神経管欠損症(NTD)っていう深刻な先天性欠損が起こる可能性があるんだ。これらの欠損は、脊髄に隙間ができる開放型と、皮膚が隙間を覆う閉鎖型の2種類があるんだ。
神経管欠損症の種類
開放型脊髄髄膜瘤、つまりミエロメニンゴセールってのは、神経管がうまく閉じないときに起こるNTDの一種だ。これ、主に腰のあたりで起こることが多いんだ。こうなると、神経が赤ちゃんの周りの液にさらされちゃって、ダメージを受けることがあって、いろんな障害の原因になることがあるんだ。
閉鎖型の神経管形成異常は、脊髄の下部で起こって、神経管が異常に形成されることで生じることがあるんだ。これによって、脊髄脂肪腫みたいな変な構造ができることもある。こういった状態は目立った症状が出ないこともあるけど、脊髄が他の組織に引っ張られちゃうと問題が起こるかもしれないんだ。
神経管の形成段階
普通の発育過程では、神経管は2つの主要なプロセスを通じて形成されるんだ。最初のプロセスがプライマリーニューロレーションって呼ばれるもので、ここで管が閉じて上部が形成されるんだ。次のプロセスはセカンダリーニューロレーションって言って、折りたたまれずに管が形成されるんだ。ニワトリやマウス、ラットなどのいろんな動物でこのプロセスが研究されてるんだ。
人間の胚をこの初期段階で研究するのは難しいけど、研究者たちはそれを調べる方法を見つけて、下部脊柱の発育について学んでるんだ。いくつかの研究では、胚の尾の発育中に細胞が死ぬ過程に焦点を当ててて、特定の遺伝子が関わってるかもしれないって示唆してるんだ。
脊柱閉鎖の形態とタイミング
研究によると、人間の胚でほとんどの脊柱閉鎖は30体節の段階で行われるみたい。科学者たちは人間の胚を調べて、神経管がどれくらいの期間開いているか、そしてその時間が胚の成長に伴ってどう変わるかを追跡してるんだ。男の子と女の子の胚は、閉じる速度が似てることがわかってるんだ。
体の下部の発育には、いくつかの組織タイプの形成が含まれるんだ。人間では、尾はセカンダリーニューロ管といくつかの構造から形成されるんだ。胚が成長するにつれて、特に尾のあたりではいくつかの部分が後退するんだ。人間の胚の尾の成長率は他の動物よりも遅くて、時間が経つにつれて尾はかなり変わるんだ。
尾の発育過程での変化
初期段階では、尾は太くて丸いんだ。発育が進むにつれて、尾は長くなるけど細くもなるんだ。最後には、尾は短くなって透明になり、完全に消えちゃうんだ。この過程と尾の変化のタイミングは、他の動物と比べて人間の胚に特有なんだよ。
体節の形成
尾の発育と並行して、体のセグメントである体節の形成も行われるんだ。人間の胚では、体節の形成がマウスやラットよりもペースが遅いんだ。尾が後退し始める頃には、ほとんどの体節がすでに形成されてるんだ。早期発育の間、体節の数は徐々に増加するけど、尾が短くなり始めた後は大幅に減少するんだ。
尾の後退での細胞死
尾の後退の過程では、かなりの細胞死が起こるんだ。研究によると、これは主にアポトーシス、つまり制御された細胞死によるものなんだ。人間の胚での細胞死のパターンは、げっ歯類の胚で観察されるものと似てて、このプロセスの背後に共通のメカニズムがあることを示してるんだ。
尾の成長の分子制御
研究者たちは、尾の成長を調節すると考えられている特定の遺伝子にも注目してるんだ。FGF8とWNT3Aっていう2つの重要な遺伝子は、尾の成長段階で強く発現してるんだ。尾の成長が止まると、これらの遺伝子の発現が急激に減少するんだ。このパターンは他の動物でも見られる発見と似てて、異なる種の成長停止を制御するメカニズムが共通していることを示唆してるんだ。
セカンダリーニューロ管の形成の理解
人間の胚でセカンダリーニューロ管を調べると、いくつかの腔があることがわかる研究者もいるんだ。これは発育の初期段階で起こることがあって、これらの腔の存在は異なる発育過程を示すことがあるんだ。一部の理論では、これらの複数の腔が一緒に形成されて、最終的に単一の管構造になるって考えられてるんだ。
人間の尾の発育に関する文献のレビュー
これまでの何年にもわたって、多くの科学的研究が人間の尾の発育のさまざまな側面を調べてきたんだ。これらの研究は、人間の胚の尾がどのように成長して後退するかを理解するための基盤を提供してて、研究者が実験モデルから得た結果を解釈するのに役立つんだ。さまざまな研究から集まった知識のおかげで、人間の発育をよりよく理解できるし、他の種との比較もできるようになるんだ。
人間の尾の概念
人間の尾は妊娠初期の数週間で発育し、いくつかの構造から構成されているんだ。他の哺乳類の尻尾と似た特徴を持ってるけど、いくつかの研究者は椎骨が発達しないから、本当に尾と呼ぶべきかどうか議論してるんだ。それでも、発育の仮の段階では哺乳類の尻尾らしい特徴を示すことには変わりないんだよ。
プライマリーニューロレーションからセカンダリーニューロレーションへの移行
プライマリーニューロレーションからセカンダリーニューロレーションへの移行は、脊髄の発育の重要な面なんだ。人間の胚では、この移行はほとんどの脊柱が形成されたときに完了することが観察されてるんだ。研究者たちは人間のこのプロセスを他の種のものと比較して、似てるところや違ってるところを明らかにしてるんだ。
結論
人間の胚における脊髄の下部と尾の発育は、さまざまな要素が絡み合った複雑なプロセスなんだ。重要な構造の形成から発育段階での変化のタイミングまで、各要素が全体の成長と機能において重要な役割を果たしてるんだ。これらの段階を理解することは、人間の発育について大事な洞察を提供するし、他の種との関連性も浮き彫りにするんだ。この研究は、脊髄や尾の発育のメカニズムについての理解を深め続けてて、人間の健康や脊髄の異常に関連した条件に関する重要な発見につながるかもしれないんだ。
タイトル: Spinal neural tube formation and tail development in human embryos
概要: Formation of the nervous system in the spinal region of higher vertebrates involves primary and secondary neurulation, in which the neural tube forms by closure and canalisation respectively. These processes are incompletely understood in humans, in part due to the challenge of accessing neurulation-stage embryos (3-7 weeks post-conception). Here we present findings on completion of primary neurulation and formation of the secondary body (including secondary neurulation) in 108 human embryos that span Carnegie Stages (CS) 10 to 18. Several outstanding questions on low spinal development in humans are addressed: we show that primary neurulation is completed at the human posterior neuropore with a pattern of neural plate bending similar to that in the mouse. There is no evidence of a transition zone to secondary neurulation, which proceeds from CS13 with formation of a single lumen as in mouse, not coalescence of multiple lumens as has been claimed based on chick neurulation. Secondary neural tube splitting is seen in the more proximal tail regions of 60% of human embryos. A somite is formed every 7 h in human, compared with 2 h in mice and a 5 h segmentation clock in human organoids. Termination of axial elongation occurs after downregulation of WNT3A and FGF8 in the CS15 embryonic tailbud, with a burst of apoptosis that may remove the neuro-mesodermal progenitors. We conclude that low spinal neurulation and secondary body formation follow a similar pattern in humans as in mammalian model systems such as mouse and rat. Investigators are now attempting to recapitulate events of neurulation in organoids derived from human stem cells, and our findings provide normative data for interpretation of such in vitro results.
著者: Andrew J. Copp, C. Santos, A. R. Marshall, A. Murray, K. Metcalfe, P. Narayan, S. C. P. de Castro, E. Maniou, N. D. E. Greene, G. L. Galea
最終更新: 2024-09-03 00:00:00
言語: English
ソースURL: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2023.07.18.549464
ソースPDF: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2023.07.18.549464.full.pdf
ライセンス: https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
変更点: この要約はAIの助けを借りて作成されており、不正確な場合があります。正確な情報については、ここにリンクされている元のソース文書を参照してください。
オープンアクセスの相互運用性を利用させていただいた biorxiv に感謝します。