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广川信隆大学院医学系研究科长?医学部长研究成果発表

Cell掲載論文” Mechanism of Nodal Flow: A Conserved Symmetry BreakingEvent in Left-Right

Axis Determination（体の左右を決めるノード流の発生機構について） 概要

东京大学大学院医学系研究科长?医学部长　广川信隆

心臓は左侧に，肝臓や盲肠は右侧に，と私たちの体の左右は厳密に定まっています。私たちの体が出来る过程では，まず背腹轴，続いて头尾轴が决まり，最后に左右が决まるのですが，その机构は全くわかっていませんでした。私たちは最近，この时期の胚（初期の胎児）の腹侧表面のノード（原始结节）で左向きの水流が発生していること，そしてこの水流の向きで体の左右が决定されていることを発见しました。では，なぜ水流は左向きなのでしょう。また，どうやって水流の向きで左侧が决まるのでしょう。

私たちはウサギ?マウス?メダカといった様々な脊椎动物の胚を电子顕微镜および高速度ビデオ顕微镜で観察しました(図1)。その结果，ノードの表面に生えている线毛が后ろ向き（尾侧）に倾いていて，この倾いた轴の周りに毎分600回転程度の速度で时计回りの回転运动をしていることがわかりました。后ろに倾いているので，线毛は右から左に动くときは细胞から远く离れたところを通り，左から右に戻るときには细胞のすぐ表面をかすめるように戻ります。粘性のため液体は细胞表面付近では动きにくいので，この回転运动によって液体は右から左には効率的に动かされますが，左から右には戻されません(図2)。このように，后ろに倾いた时计回りの回転运动から粘性によって左向きの流れが発生するという机构が明らかになりました。

では，この左向きの流れがどのようにして私たちの体の左右を决定するのでしょうか。私たちは，左侧という情报を伝える物质がノードの中に分泌されていて，流れによって左侧に集まるのではないか，と考えました。紫外线に反応する标识をつけたタンパク质を培养液に加え，ノードの中央部だけに弱い紫外线をあてて，ノードにゆっくりとタンパク质が分泌される状况を実験的に再现しました。ノード中央部で标识されたタンパク质は左侧に集まり浓度勾配が実际にノード流によって出来るのが証明されました(図3)。これらの発见は、左右决定机构の理解に基本的な情报を提供します。

　

図1（左上）　ウサギ胚を腹侧からみた电子顕微镜写真。上が头侧。中央の沟状の部分がノードで，向かって右侧が将来ウサギの体の左侧になる。

(左下)ノード表面の线毛の电子顕微镜写真。线毛が尾侧（むかって右侧）に倾いて生えている様子がわかる。

 

図2（中央）　尾侧に倾いた回転により左向きの流れが生じる机构。

図3(右)　ノード中央（水色）で标识されたタンパク质の分布。ノードの左侧（図の上侧）に浓く，右侧（図で下侧）に薄く分布していることがわかる。