有糸分裂

アミトーシス（核分裂、直接細胞分裂、二分裂とも呼ばれる）は、ほとんどの原核生物で起こる無性細胞分裂の一種です。有糸分裂装置（紡錘体形成）や、細胞分裂前に染色質が凝縮して染色体になる過程を経ない点で、他の細胞分裂（有糸分裂、減数分裂など）とは異なります。

単細胞真核生物の分裂など、これまで「非有糸分裂」と考えられていた細胞分裂のいくつかは、実際には「閉鎖型有糸分裂」^{[ 1 ]}によって起こる可能性があり、これは開放型または半閉鎖型有糸分裂プロセスとは異なります。これらのプロセスには有糸分裂染色体が関与し、核膜の状態に基づいて分類されます。無有糸分裂は、ほぼすべての体組織に存在するヒト乳酸脱水素酵素アイソザイムの分布にも影響を与える可能性があります。無有糸分裂の例としては、精子形成があります。無有糸分裂中、細胞膜は分裂しません。

2つ以上の核を含む細胞は、それぞれ二核細胞および多核細胞と呼ばれ、これらは細胞の融合によっても生じる。無有糸分裂は細胞質分裂を伴わない有糸分裂とは根本的に異なるが、無有糸分裂と細胞融合の間にはいくつかの類似点が存在する。無有糸分裂はほぼ半数体の核をもたらす可能性があるが、これは有糸分裂や細胞融合では不可能である。^{[ 2 ]}

アミトーシスは、 1880年にヴァルター・フレミングによって初めて記述されました。彼は有糸分裂やその他の細胞分裂の形態についても記述しました。^{[ 3 ]}当初、生物学者の間では、細胞は有糸分裂とアミトーシスの両方で分裂する能力を持っていると考えるのが一般的でした。^{[ 4 ]}

アミトーシスは、細胞が間期に分裂する過程であり、通常は遺伝物質の規則的な分離を伴わずに、単純な収縮によって2つの不均等な半分に分かれることで起こります。^{[ 5 ]}この過程の結果、娘細胞に親染色体がランダムに分配されます。これは、染色体の正確な分配を伴う有糸分裂とは対照的です。アミトーシスでは、染色質が最大限に凝縮して染色体になる過程は起こりません。これは、姉妹染色分体が中期板に沿って並ぶときに光学顕微鏡で観察できる分子イベントです。

繊毛虫では無分裂が報告されているが、哺乳類の細胞増殖におけるその役割は未だ確認されていない。器官内の哺乳類細胞におけるコピー数変異（CNV）の発見^{[ 6 ]}は、生物のすべての細胞が機能するために親ゲノムの正確なコピーを受け継がなければならないという仮定に疑問を投げかけた。CNVは有糸分裂のエラーから生じるのではなく、無分裂から生じた可能性があり、細胞にとって有益である可能性さえある。さらに、繊毛虫は、大核の無分裂中に個々の遺伝子のコピー数を調整するメカニズムを持っている。^{[ 7 ]}

多倍体細胞を用いた広範な研究から、非有糸分裂増殖に関する追加報告やその根底にあるメカニズムについての知見が得られている。細胞集団におけるゲノムの複数コピーは、細胞の環境への適応に役割を果たしている可能性がある。^{[ 8 ]}

多倍体細胞は、無糸分裂によって二倍体細胞に「還元」されることが多い。^{[ 9 ]}自然発生的な多倍体胎盤細胞は、二倍体またはほぼ二倍体のDNAセットを持つ核を生成することが観察されている。多倍体胎盤細胞由来のこれらの核は、顕微鏡で識別可能なクロマチン領域の1つ以上のコピーを受け取る。この無糸分裂プロセスは、クロマチンの代表的な伝達をもたらす可能性がある。ラットの多倍体栄養膜では、巨大核の核膜がこの分割に関与している。^{[ 10 ]}多倍体細胞は、特定の細胞における化学療法耐性の根底にある生存プロセスにも重要な役割を果たす可能性がある。

培養細胞を、一部の化学療法プロトコルで使用されるものと同様の有糸分裂阻害化学物質で処理した後、誘導された多倍体細胞の小さな集団が生き残ります。最終的に、この集団は、多倍体クロマチンブーケを形成して間期状態に戻り、いくつかの二次核に分離することによって、「正常な」二倍体細胞を生み出します。^{[ 11 ]}このプロセスには、DNAの制御されたオートファジー分解と核膜限定シートの生成^{[ 12 ]}が伴います。^{[ 13 ]}この脱多倍体化のプロセスには有糸分裂染色体が関与するため、これは無有糸分裂の広義の定義に合致します。

科学文献では、細胞増殖におけるアミトーシスの関与が確認されており、「有糸分裂染色体」なしで「娘核」を生成できる複数のアミトーシス機構が検討されている。アミトーシスの一形態は分裂であり、染色体を介さずに核が2つに分裂する。これは、ラットの胎盤組織およびそのような組織から培養された細胞^{[ 14 ]}、ならびにヒトおよびマウスの栄養膜細胞^{[ 15 ] [ 2 ]}で報告されている。分裂によるアミトーシスは、哺乳類の肝細胞^{[ 16 ]}およびヒトの副腎細胞^{[ 17 ]}でも報告されている。ChenとWan ^{[ 18 ]}はラットの肝臓におけるアミトーシスを報告し、核が2つに分裂する際にクロマチン糸が複製され、娘細胞に均等に分配される4段階のアミトーシス過程のメカニズムを提示した。テトラヒメナの​​大核分裂では、γ-チューブリンを介した微小管の組み立てが必要であった。^{[ 19 ]}

多倍体細胞の細胞膜から核が芽生えるとき、無有糸分裂が起こるという報告が複数ある。このプロセスは、ウイルスによって形質転換された羊膜細胞^{[ 20 ]}や、発がん物質に曝露されたマウス胚線維芽細胞株^{[ 21 ]}で観察されている。同様のプロセスである押し出しは、分裂も観察されるミンク栄養膜細胞で記述されている^{[ 22 ]} 。非対称細胞分裂は、多倍体巨大癌細胞や低次真核細胞でも記述されており、分裂、芽生え、または破裂のようなメカニズムの無有糸分裂プロセスによって起こると報告されている^{[ 23 ] 。}

比較的短い時間で複数の分化した核の形成に特に適した無細胞分裂の例は、付着した石川子宮内膜単層細胞からドームと呼ばれる液体を囲む半球が約20時間かけて分化する過程で起こることが示されている。^{[ 24 ] [ 25 ]}単層合胞体からの核の集合体はミトコンドリア膜に包まれ、構造（ミトヌクレオン）を形成し、分化の最初の6時間で液胞形成の結果として隆起する。 ^{[ 26 ]}他のシステムでは、このような変化はアポトーシスを伴うが、分化中の石川細胞では伴わず、これらのプロセスは新たに作られた分化したドーム細胞に不可欠なDNAの変化を伴うように見える。最後に、これらのプロセスから生じるクロマチンフィラメントが塊を形成し、そこから核膜で囲まれたシートが関与していると思われる状態で、約3時間かけて数十個のドーム状核が無分裂的に生成される。^{[ 12 ]}

胎児の腸管（発生期5～7週）、結腸腺腫、および腺癌の検査により、管状合胞体に包まれた中空の鐘のように見える核が明らかになった。これらの構造は、無有糸分裂核分裂プロセスによって対称的に分裂して新しい「鐘」を形成するか、非対称分裂を起こして他の7つの核形態のいずれかになる。そのうち5つは、成体生物ではまれにしか観察されないため、発生に特有のものと思われる。^{[ 27 ]}

現在の文献では、ヒトの細胞発達においてアミトーシスが関与している可能性が示唆されており、^{[ 8 ]}これらの細胞の大部分が生成される胎児期および胚期に関与している可能性が高い。

ショウジョウバエの腸内の腸幹細胞（ISC）が著しく減少すると、無分裂によって損傷を修復します。腸の別の部分にある腸上皮細胞と呼ばれる細胞は、通常の分裂プロセスを経ずに染色体の数を減らします。これにより、失われたISCが補充され、腸が正常に機能し続けます。^{[ 28 ]}