胚発生において「組織同士が協調的に伸長する仕組み」を解明~組織間の“隊列制御”により長さを揃えながら伸長~

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2025-08-01 東京科学大学

東京科学大学とハーバード大学の研究チームは、ゼブラフィッシュ胚の中軸組織に着目し、複数組織が整列を保ちながら協調的に体軸を伸ばす仕組みを解明しました。ライブイメージングと数理モデリングにより、底板と下索が集団移動して脊索を追従し、接着因子Cdh2によって速度差を補正することで、三組織の伸長が同期する「隊列制御」が働いていることを示しました。さらに数理モデルで再現可能なことから、発生生物学と制御工学の融合的視点が有効であると示唆される成果です。

胚発生において「組織同士が協調的に伸長する仕組み」を解明~組織間の“隊列制御”により長さを揃えながら伸長~図1. ゼブラフィッシュ胚の中軸組織における、隊列制御による協調的伸長モデル。

<関連情報>

リーダー組織と移動性追従組織間の形成制御は協調的な成長を可能にする Formation control between leader and migratory follower tissues allows coordinated growth

Toru Kawanishi, Takamichi Sushida, Tony Y.-C. Tsai, Hiroyuki Takeda, and Sean G. Megason
Science Advances  Published:30 Jul 2025
DOI:https://doi.org/10.1126/sciadv.ads2310

Abstract

Coordinated growth of multiple tissues is fundamental to shaping our body, but the underlying mechanisms remain underexplored. In zebrafish embryos, midline tissues composed of the notochord, floorplate, and hypochord elongate synchronously with their lengths aligned. We show that floorplate and hypochord cells collectively migrate posteriorly along the nascent notochord extracellular matrix as it extends posteriorly, maintaining the tripartite configuration. Fibroblast growth factor-mediated migration in a spatially graded manner causes cell stretching, which triggers Yap-dependent proliferation and controls floorplate and hypochord growth. Supported by mathematical modeling, we further suggest that their growth is fine-tuned by mechanical tethering to the notochord via cadherin 2 at the posterior end. We propose that the notochord instructs and sustains the tripartite formation via leader-follower formation control, a strategy from engineering that spatially organizes multiple agents to coordinate the growth of the midline tissues.

細胞遺伝子工学
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