胚分化波

機械化学に基づく一次神経誘導モデルは、1985 年に Brodland とGordonによって初めて提案されました。^{[1]彼らは、分化しようとしている (分化能力がある) 細胞シート内の細胞の頂端に、}微小管とマイクロフィラメントでできた機械的に敏感な双安定細胞器官があり、これらの細胞が機械的張力を受けていると提案しました。彼らが細胞状態スプリッターと呼ぶ、提案された胚細胞器官では、微小管とマイクロフィラメントが機械的に反対の関係にあります。細胞がシート内のどこにあるかによって、張力は頂端が収縮するか、または頂端が拡張することによって解消されます。解消は 1 つの点から始まり、境界にある他の機械的力によって制限される組織の残りの部分に広がります。発達中のサンショウウオであるアホロートル( Ambystoma mexicanum ) の予定神経上皮を横切る実際の物理的収縮波が発見されています。収縮波の軌跡は、元のモデルで予測されたものよりも複雑でしたが、シュペーマンオーガナイザーの正確な位置から発生し、予定神経上皮のみを横切りました。^[2]電子顕微鏡検査では、細胞状態スプリッターにも中間径フィラメントが存在することが示されました。 ^{[3]アホロートルの}胚葉形成のタイムラプス撮影によって、収縮と拡張の両方の追加の波も発見されました。その中には、予定上皮の外胚葉でのみ発生する拡張波がありました。波の軌跡をアホロートルの運命地図に重ね合わせると、胚葉形成中に決定された組織タイプと相関する拡張波と収縮波のユニークな組み合わせがあり、この波の軌跡のセットが運命地図の形状を説明できることが示されました。^[4]

細胞骨格から核へのシグナル伝達が遺伝子発現の変化をもたらす生化学的根拠は、1993 年に Björklund (現 Gordon) と Gordon によって初めて提唱されました^{[5]。これは、細胞}骨格からの生体力学的シグナルの生化学的伝達をもたらし、それが核に伝わります。これが次に、遺伝子発現の変化を知らせます。細胞が収縮した場合は 1 つのシグナルが送られ、細胞が拡張した場合は別のシグナルが送られます。細胞骨格からのシグナルが、細胞の運命を決定する原因となります。発生中の遺伝子勾配の現象は、生体力学的波が細胞シートを通過する際に個々の細胞で遺伝子発現の変化を引き起こすことで生じる付随現象として退けられています。^[6]彼らは、研究と分化波の理論を著書「Embryogenesis Explained」で詳細に説明しています。例えば、哺乳類の圧縮中に起こる最初の分化は、分化波モデルの観点から説明される。桑実胚の外側の細胞は、初期の細胞球の外側にあるという位置の影響で膨張し、栄養膜細胞と決定される。一方、球の内側の細胞は、内側にあることによる機械的な力で収縮し、内部細胞塊と決定される。遺伝子発現の変化、シグナル伝達タンパク質、モルフォゲンの放出、エピジェネティックな変化など、その他の活動はすべて、細胞骨格が機械的シグナルに反応した後の分化の結果であると考えられており、その後、純粋に機械的シグナルを使用して細胞の運命が決定される。^{[7] [8]}神経管閉鎖の失敗は、葉酸に敏感で葉酸補給によって予防できる神経管欠損症の場合、発達中の神経組織の細胞骨格のメチル化の失敗として説明される。^[9]

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