神経堤細胞が心臓形成に寄与する仕組みを解明――Hox遺伝子による領域性を書き換え、心臓特有の細胞へ運命転換――

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2026-09-15 東京大学

神経堤細胞が咽頭弓から心臓形成領域へ移動する際、Hox遺伝子による領域性が失われ、転写因子Meisを中心とする遺伝子制御ネットワークが再編成される仕組みを、東京大学・熊本大学などの研究グループが明らかにした。一細胞マルチオーム解析や空間トランスクリプトーム解析により、神経堤細胞がSox9・Scxを発現する一時的な前駆細胞状態を経て、心臓弁や冠動脈平滑筋へ分化する過程を特定した。さらに、遺伝子制御領域を解析するRパッケージ「CARTA」を開発し、MeisによるSox9制御の仕組みも示した。これらの成果は、神経堤細胞が発生過程で「領域性を書き換える」という新たな細胞運命決定機構を提示し、先天性心疾患や循環器疾患の病態理解、将来的な心血管再生医療への応用につながる可能性がある。

神経堤細胞が心臓形成に寄与する仕組みを解明――Hox遺伝子による領域性を書き換え、心臓特有の細胞へ運命転換――
図1:心臓発生における神経堤細胞のHox依存的領域性の喪失と新たな分化能の獲得

<関連情報>

Hox / Meis依存性遺伝子制御遷移が心臓咽頭神経堤細胞の多様化の根底にある Hox/Meis-dependent gene-regulatory transition underlies cardiopharyngeal neural crest diversification

Akiyasu Iwase,Yasunobu Uchijima,Daiki Seya,Mayuko Kida,Hiroki Higashiyama,Kazuhiro Matsui,Akashi Taguchi,Yukihiro Harada,Yunce Wang,Shogo Yamamoto,Shiro Fukuda,Seitaro Nomura,Takahide Kohro,Chisa Shukunami,Haruhiko Akiyama,Masahide Seki,Akinori Kanai,Yutaka Suzuki,Teruhisa Kawamura,Osamu Nakagawa,Hiroto Katoh,Shumpei Ishikawa,Youichiro Wada,Hiroyuki Aburatani,… Hiroki Kurihara
The EMBO Journal  Published:  15 September 2026
DOI:https://doi.org/10.1038/s44318-026-00886-x

Abstract

Neural crest cells (NCCs) are multipotent migratory cells essential for cardiac development, yet the lineage trajectories and gene regulatory networks underlying their differentiation in the cardiopharyngeal region remain unclear. Here, we integrate single-cell RNA-seq, spatial transcriptomics, and multiomic analyses to construct a comprehensive map of NCC lineages in developing mouse cardiopharyngeal tissues. We identify a transition from Hox-positive pharyngeal NCCs to Hox-negative intracardiac populations associated with the outflow tract cushion, accompanied by a shift in Meis transcription factor binding and gene-regulatory network architecture. By contrast, NCCs forming the aorticopulmonary septum and great vessel smooth muscle retain distinct Hox-codes. A Meis2–Sox9–Scx gene-regulatory network defines a skeletogenic progenitor-like intermediate state that gives rise to coronary artery smooth muscle and semilunar valves. Our findings suggest that the loss of Hox-dependent regional identity enables pharyngeal NCCs to acquire new fates upon entering the cardiac cushion, providing insight into the developmental origins of coronary and valvular calcification.

細胞遺伝子工学
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