2018-05-07 北里大学,国立遺伝学研究所
Epidermal regulation of bone morphogenesis through the development and regeneration of osteoblasts in the zebrafish scale.
Iwasaki M., Kuroda J., Kawakami K., Wada H.
Developmental Biology 437, 105-119, 2018. DOI:10.1016/j.ydbio.2018.03.005
魚の鱗は、透明な表皮の下に埋もれた平たい骨（皮骨）でできています。すべての鱗は同じ方向に伸び、体表を覆っています（図A）。本研究では、ゼブラフィッシュを用いて、骨を作る細胞（骨芽細胞）が、どのように鱗のパターンを生み出すのか調べました。まず、はじめに、初期発生研究部門で作成したゼブラフィッシュ・エンハンサートラップ系統をスクリーニングして、鱗で蛍光タンパク質を発現する系統を複数得ました（図A）。これらの系統の解析から、鱗には２種類の骨芽細胞があることがわかりました。（i）鱗の裏面に存在する１層の扁平な骨芽細胞と、(ii）鱗の成長端を縁取る骨芽細胞です（図A）。鱗の骨の成長様式は他の骨とは大きく異なり、骨芽細胞は増殖せず、細胞が仮足を伸ばしながら大きくなっていました。さらに、鱗の成長端にある骨芽細胞の分化と鱗の成長には、表皮細胞から分泌されるshh遺伝子が必要であることを示しました。Wnt/PCPシグナル遺伝子の阻害によってshh遺伝子の発現パターンを乱すと、鱗の成長方向が乱れ「渦」を巻くことが分かりました（図B）。これは、私たちの頭髪が「つむじ」を巻くのと同じ現象です。魚の鱗が骨芽細胞でできているのに対し、哺乳類の毛はケラチンを合成する表皮細胞でできています。毛と鱗では、同じ遺伝子群が異なる細胞を制御して、パターンを生み出しているのです。
本研究は、NIG-JOINT (89B2017)の支援の下、北里大学和田博士との共同研究として行われました。
図：（図A）鱗に蛍光タンパク質（GFP、緑）を発現するエンハンサートラップ系統（hspGFFDMC13F;UAS:GFP）の成魚を、カルシウム染色（赤）したもの。鱗の縁（成長端）の骨芽細胞のみがGFPを発現する。（図B）表皮細胞においてWnt/PCPシグナル遺伝子を阻害した魚を、カルシウム染色したもの。鱗のパターンが乱れ「渦」を巻く。
