初期胚が細胞分裂異常を耐え抜く仕組みの発見~光操作が解き明かす、ゼブラフィッシュ胚の驚くべきトラブル対応力~

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2026-04-02 北海道大学,京都工芸繊維大学

北海道大学および京都工芸繊維大学の研究チームは、ゼブラフィッシュ初期胚が細胞分裂異常に耐える仕組みを解明した。光で細胞分裂を制御できる独自の光変換性阻害薬を用い、分裂異常を人為的に誘導した結果、原腸形成期以降の胚は長時間にわたる異常を受けても正常に発生し成魚へ成長できることが判明した。さらに、紡錘体チェックポイントが完全ではない「ファジーな監視機構」として働き、分裂精度と増殖効率のバランスを調整していることが明らかとなった。本成果は発生過程の頑健性理解を深めるとともに、がんなど異常細胞の生存機構解明にも寄与する可能性がある。

初期胚が細胞分裂異常を耐え抜く仕組みの発見~光操作が解き明かす、ゼブラフィッシュ胚の驚くべきトラブル対応力~
図1.光による細胞分裂操作により明らかにした、発⽣ステージに応じた分裂異常への抵抗性変化。

<関連情報>

光科学で解明するゼブラフィッシュ胚における不完全な紡錘体チェックポイントの機能 Optochemical elucidation of a critical role of the incomplete spindle assembly checkpoint in zebrafish development

Akira Matsura,Miyu Hosono,Kazuya Matsuo,Nobuyuki Tamaoki,Tomoya Kotani & Ryota Uehara
Communications Biology  Published:23 March 2026
DOI:https://doi.org/10.1038/s42003-026-09871-w  Unedited version

Abstract

Early animal embryos must balance the efficiency with the accuracy of mitotic control. However, the extent of mitotic errors that can be safely endured at different stages of development is unclear. In this study, using a recently developed photoswitchable CENP-E inhibitor, we introduce transient mitotic errors at various developmental windows and systematically address their organismal effects. Upon CENP-E inhibition in the pre-gastrula period, embryos suffer gradual aggravation of developmental defects as the duration of the inhibition extends. Conversely, embryos tolerate several hours of consecutive CENP-E inhibition in the gastrula period, frequently achieving full development. Live imaging reveals that chromosome misalignment caused by CENP-E inhibition results in a modest mitotic delay in the gastrula, but not in the early pre-gastrula period, suggesting the gradual functionalization of the spindle assembly checkpoint (SAC) at this stage. This mitotic delay helps alleviate, though not perfectly resolve, polar chromosome misalignment before anaphase onset. Importantly, pharmacological suppression of SAC renders gastrula embryos inviable upon CENP-E inhibition. Therefore, despite its leaky nature, the embryonic SAC contributes to partial mitotic error correction, which proves essential to manage consecutive mitotic perturbations. Our results demonstrate the power of optochemical approaches in understanding the robust control of dynamic processes in development.

細胞遺伝子工学
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