胚盤胞

胚盤胞
着床直前の胚盤胞
ヒトの胚盤胞。右上に内部細胞塊がある。
詳細
カーネギーステージ	3
日数	5～9歳
生じる	原腸胚
識別子
ラテン	ブラストシスティス
メッシュ	D001755
テ	E2.0.1.2.0.0.12
ＦＭＡ	83041
解剖学用語 [Wikidataで編集]

胚盤胞は、哺乳類の初期胚発生で形成される構造です。胚盤胞は、後に胚を形成する胚芽としても知られる内部細胞塊（ICM）と、栄養外胚葉と呼ばれる栄養芽細胞の外層を有します。^{[1] [2]}この層は、内部細胞塊と、胚盤腔として知られる液体で満たされた空洞または腔を取り囲んでいます。^[3]後期胚盤胞では、栄養外胚葉は栄養芽細胞として知られています。^[2]栄養芽細胞は、胚を取り囲む2つの胎児膜である絨毛膜と羊膜を生成します。胎盤は、胎児の絨毛膜（絨毛を発達させる絨毛膜の部分）と母親の子宮組織から生じます。^{[4] [5]非哺乳類動物における対応する構造は、}胞胚と呼ばれる未分化の細胞球である。

ヒトでは、受精後約5日で、 16個の細胞の塊である初期胚段階である桑実胚に液体で満たされた空洞が開き、胚盤胞の形成が始まります。胚盤胞は直径約0.1～0.2 mmで、7～8回の卵割（細胞増殖を伴わない細胞分裂）を経て100～200個の細胞で構成されます。受精後約7日で^[6] 、胚盤胞は着床し、子宮壁の子宮内膜に埋め込まれ、そこで胚葉形成などのさらなる発生過程を経ます。胚盤胞が子宮内膜に埋め込まれるには、前胚が子宮に向かう 途中で卵管への付着を防ぐ卵殻である透明帯から胚盤胞が孵化する必要があります。

体外受精(IVF)における胚盤胞の使用は、受精卵を子宮に移植する前に 5 日間培養することを含みます。これは、従来の IVF よりも実行可能な不妊治療方法です。胚盤胞の内部細胞塊は胚性幹細胞の供給源であり、細胞の修復、置換、再生などの幹細胞療法に広く応用できます。補助透明帯孵化法は、 IVF やその他の不妊治療にも使用できます。

「胚盤胞」という名前は、ギリシャ語の βλαστός blastós（「芽」）とκύστις kýstis（「膀胱、嚢」）に由来しています。

胚盤胞期は受精後 5 日から 9 日の間に起こります。胚の発育中、受精後(ヒトでは約 5～6 日)、桑実胚の細胞は細胞分化を開始し、桑実胚は液体を送り出して腔を成長させることで胚盤胞に変化します。子宮では、胚盤胞を囲む透明帯が分解され、子宮壁に着床できるようになります。着床は胚形成の胚芽期の終わりと妊娠の始まりを示します。^{[医学的引用が必要]}

接合子は数回の有糸分裂を経る。第3回卵割後、胚は圧縮過程を開始するが、ヒトでは胚が8～16個の細胞で構成されて初めて圧縮が完了し、^{[7] [8]その後}桑実胚として知られるようになる。圧縮は、細胞をより緊密な構成に引っ張るアクトミオシン皮質の収縮性の増加によって生じる。 ^{[9] [10]}圧縮中の収縮性の増加は、マウスとヒトの両方の胚で観察されているが、^{[11] [12]}ヒトの胚の方が強く、それが胚の断片化に寄与している可能性がある。^[13]この発生段階まで、細胞（割球）は特定の細胞系統に指定されていなかったが、16細胞期に達すると、胚の表面の細胞は栄養外胚葉への分化を開始し、内側に位置する細胞は内細胞塊への分化を開始する。^[14]その後、桑実胚は空洞化によって発達し、胚盤胞、または他の多くの動物では胞胚になります。その後、細胞分化により、桑実胚の細胞は、内腔を取り囲む栄養外胚葉細胞と内部細胞塊（胚芽）の2種類に分けられます。内部細胞塊は、胚性幹細胞の起源です。^[15]受胎産物は、その後、胚盤胞として知られています。^[16]

細胞分化が起こる前には、すべての細胞で均一に発現する2つの転写因子、Oct-4とnanogが存在するが、これらの転写因子は両方とも栄養膜が形成されるとオフになる。^[17]栄養外胚葉の外側の細胞はナトリウムイオンを胚盤胞に送り込み、浸透圧によって水が入り込む。細胞同士の接触の間に水が蓄積すると、水圧破砕によって細胞が破裂する。^{[18]その後、液体は}オストワルド熟成に似たプロセスで単一の腔に集まり、哺乳類の胚の最初の対称軸を決定する胚盤胞腔を形成する。 ^[19]胚盤胞の内側の細胞塊が形成される側は胚極と呼ばれ、反対側は無胚葉極と呼ばれる。胚盤胞腔、栄養外胚葉、内側の細胞塊は胚盤胞の特徴である。^[20]

着床は、初期のヒト胚の生存と発達に極めて重要である。着床は、母親と初期胚とのつながりを確立し、妊娠の残りの期間を通じて継続する。着床は、胚盤胞と子宮内膜壁の両方の構造的変化によって可能になる。^{[21]胚盤胞を囲む}透明帯が破れることをハッチングと呼ぶ。これにより、胚塊の物理的大きさの制約がなくなり、胚盤胞の外側の細胞が子宮の内部に露出する。さらに、母親のホルモン変化、具体的には黄体形成ホルモン（LH）のピークにより、子宮内膜が胚盤胞を受け入れて包み込む準備ができる。免疫系も調整され、外来の胚細胞の侵入を可能にする。子宮内膜の細胞外マトリックスに結合すると、栄養膜細胞は酵素やその他の因子を分泌し、胚盤胞を子宮壁に埋め込む。放出された酵素は子宮内膜を分解し、一方でヒト絨毛性ゴナドトロピン（hCG）やインスリン様成長因子（IGF）などの自己分泌成長因子は胚盤胞が子宮内膜にさらに侵入することを可能にします。^[22]

子宮壁への着床により、胚形成の次のステップである原腸形成が可能になり、栄養芽細胞からの胎盤の形成と、内部細胞塊の羊膜および上胚葉への分化が含まれます。

割球細胞には2つの種類がある: ^[23]

• 内部細胞塊は胚芽細胞としても知られ、原始内胚葉と胚本体（上胚葉） を生じます。
  • 原始内胚葉は羊膜嚢へと発達し、羊膜嚢は妊娠中に胎児が住む液体で満たされた空洞を形成します。^[24]
  • 胚盤葉上層は、胚葉形成中に胚の3 つの胚葉(内胚葉、中胚葉、外胚葉) を形成します。
• 栄養芽細胞は胚盤胞の外輪を形成する細胞層であり、母体の子宮内膜と結合して胎盤を形成する。栄養芽細胞は胚盤胞を形成する因子も分泌する。^[25]
  • 着床後、細胞栄養芽層は栄養芽層の内層となり、絨毛膜絨毛、胎盤、合胞体栄養芽層を構成する細胞を生み出す幹細胞で構成されます。
  • 着床後、シンシチオトロホブラストは栄養膜の最外層になります。これらの細胞はタンパク質分解酵素を分泌して子宮内膜細胞外マトリックスを分解し、子宮壁に胚盤胞が着床できるようにします。^[26]

胞胚腔液中にはアミノ酸、成長因子、細胞分化に必要なその他の分子が含まれている。^[27]

胚盤胞における細胞系統の特定は複数のプロセスによって制御され、栄養膜、上胚葉、原始内胚葉が生成されます。これらのプロセスには、遺伝子発現、細胞シグナル伝達、細胞間接触と位置関係、エピジェネティクスが含まれます。

胚盤胞内で内部細胞塊が確立されると、それはさらに上胚葉と原始内胚葉への指定の準備をする。細胞運命決定として知られるこの指定のプロセスは、部分的には線維芽細胞増殖因子（FGF）シグナリングによって実行され、 MAPキナーゼ経路を生成して細胞ゲノムを変更する。^[28]割球の栄養外胚葉と内部細胞塊へのさらなる分離は、ホメオドメインタンパク質Cdx2によって制御される。この転写因子は、栄養膜におけるOct4およびNanog転写因子の発現を抑制する。^[29]これらのゲノム変更により、胚葉形成前の胚盤胞期の終わりに、上胚葉と原始内胚葉の両方の系統の漸進的な指定が可能になる。これらの初期胚段階に関する研究の多くはマウスの胚に関するものであり、特定の因子は哺乳類間で異なる可能性がある。

着床中、栄養芽細胞は最終的に胎児胎盤の大部分を形成する胚体外膜と細胞型を生じます。胎児胎盤は、その後の指数関数的な成長に必要な母親の栄養を胚が得るための特殊な器官です。 ^[30]栄養芽細胞の仕様は、細胞極性から生じる形態学的手がかりと、HippoやNotchなどのシグナル伝達経路の異なる活性、およびCDX2などの系統指定子の外側の細胞への制限の組み合わせによって制御されます。^[31]

マウスでは、始原生殖細胞は上胚葉細胞から特定され、その過程ではゲノム全体にわたる広範なエピジェネティックな再プログラミングが伴う。[32] 再プログラミングには、全体的なDNA脱メチル化とクロマチン再構成が含まれ、その結果、細胞の全能性が得られる。[32] ゲノム全体の脱^メチル化のプロセスには、DNA塩基^除去修復経路が関与している。 [ ^33]

栄養芽細胞は細胞表面にインテグリンを発現し、子宮壁の細胞外マトリックスへの接着を可能にする。この相互作用により着床が可能になり、さらに3つの異なる細胞型への分化が促進され、胚盤胞が胚葉形成に備えられる。^[34]

妊娠検査で測定される要素は、着床中に胚盤胞から分泌されるヒト絨毛性ゴナドトロピン(hCG)のレベルです。hCG は血液と尿の両方で測定でき、女性が妊娠しているかどうかを判断できます。多胎妊娠ではより多くの hCG が分泌されます。hCG の血液検査は、異常妊娠のチェックにも使用できます。

体外受精(IVF) は、卵子と精子を受精させてその胚を女性の子宮に移植する従来の体外受精の代替法です。長年にわたり、胚は受精後 2 ～ 3 日で子宮に挿入されていました。しかし、この発達段階ではどの胚が最もよく発達するかを予測することは非常に難しく、通常は複数の胚が移植されていました。複数の胚を移植すると胎児が発育する可能性が高まりましたが、多胎胎児の発育にもつながりました。これが、IVF で胚を使用する際の大きな問題であり欠点でした。

ヒトの体外受精に胚盤胞を使用することは、成功していることが証明されています。胚盤胞は、卵子が受精してから 5 ～ 6 日後に移植されます。^[35] 5 ～ 6 日後には、どの胚が健康な生児をもたらすかを判断するのがはるかに簡単になります。どの胚が成功するかがわかれば、胚盤胞を 1 つだけ移植すればよくなり、多胎出産による健康リスクと費用を大幅に削減できます。胚と胚盤胞の発達に必要な栄養が判明したので、胚に適切な栄養を与えて胚盤胞期まで維持することがはるかに簡単になりました。

体外受精後の胚移植は、カテーテルを膣に挿入し、超音波で子宮頸部を通り子宮腔まで誘導して胚盤胞を子宮内に挿入する処置です。

胚盤胞は、遺伝子検査を行って遺伝子の問題がないか調べることができるという利点もある。胚盤胞には十分な細胞が含まれているため、発育中の胚盤胞を乱すことなく栄養外胚葉細胞を数個取り除くことができる。これらの細胞は、着床前遺伝子スクリーニング（PGS）や嚢胞性線維症などの特定の病態（着床前遺伝子診断（PGD）として知られる）を使用して染色体 異数性を検査することができる。^[36]

胚移植の手順では、最初の超音波検査に続いて、腟鏡を使用して膣壁を開き、カテーテルを使用して胚をチューブに通して子宮内に移植します。

• 発生生物学

この記事には、グレイの解剖学 （1918年）第20版のパブリックドメインのテキストが組み込まれています。