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プラナリアがどのように再生するかを解明

プラナリアフラットワームは自然の小さな不思議の一つです。 彼らの”クロス目”の外観は愛らしいですが、名声への彼らの本当の主張は、彼らの再生能力から来ています。 真ん中にplanarianを分割し、あなたはすぐにあなたに戻って見つめて二つのクロス目の生き物を持っているでしょう。 彼らはどのようにそのような信じられないほどの偉業を引っ張るのですか? 2011では、研究者らは、プラナリアの再生が扁桃体の体全体に分布する幹細胞(「新芽細胞」)の活性に依存することを発見したが、その過程に関する重要な問 特定の幹細胞は各器官に責任がありますか? 再生が必要なときに幹細胞を活性化するのは何ですか? Stowers Institute for Medical Researchの科学者の進取のチームは、プラナリア再生を研究する新しい技術を開発し、それを使用して関与する遺伝子のいくつかを発見することにヒトデは失われた体の部分を成長させることでよく知られており、人間でさえある程度再生することができます(創傷治癒を考える)。 Planariansは確かにしかしそれで勝る;flatwormは新しいみみずに再生するそれぞれが驚異的な279の小さい部分に切られることから回復できる! ここにそのような事に傾斜するそれらのための楽しみの難問はある:どのみみずは、もしあれば、”元のみみず”であると主張できるか。 それが200を超えるのではなく、2つの部分だけだったらどうなりますか? 二つの部分が異なるサイズだった場合、それは違いを生むだろうか?
このような哲学的考察によって阻止されていない、研究者はプラナリアが再生するときに活性化される遺伝子を同定するためにカスタムマイクロアレーを使用しました。 つまり、同じように小さな生き物の多くを傷つける簡単な方法を見つけることです。 プラナリアは明確な解剖学的ランドマークを持っていないので、研究者は、多くの個人で同一の傷害を作成するために手術を使用することはできません。 同様に、手術は他の組織に二次的な損傷をもたらし、分析をさらに複雑にする。 理想的には、研究者は、単一の器官だけをきれいに損傷または破壊し、それが再生するのを見ることができるようにしたいと考えています。 この研究を主導したポスドクのCarrie Adlerは、flatworm Schmidtea mediterraneaを化学的なアジ化ナトリウムにさらすと、他の組織に損傷を与えたり、再生プロセスに影響を与えたりすることなく、咽頭、本質的には口を失うことを発見しました。

この技術を使用して、彼らは”化学切断”と呼ばれ、チームはプラナリアの病変を誘発し、再生プロセスの過程でどの遺伝子が活性化 咽頭には新芽細胞が欠けていますが、創傷の近くの細胞はすぐに分裂し始め、切断された器官を再生します。 興味深い遺伝子を同定するために、チームは2つのスクリーニングアプローチを組み合わせました。 まず、マイクロアレイは、356の候補のリストを提供し、再生中に活性であった遺伝子を選び出しました。 次に、チームはrnaiを使用して切断された扁形動物の各遺伝子の活性をブロックし、咽頭がまだ再生しているかどうかを確認しました。 これにより、チームは異なるセットに分けられた20の遺伝子にリストを絞り込みました。 いくつかの遺伝子は一般的に幹細胞に影響を与え、他の影響を受けた摂食行動に影響を与え、一握りは咽頭の発達に直接影響を与えた。 これらのうち,転写因子Foxaは咽頭の再生に最も大きな役割を果たしていると考えられた。
次のチームは、foxaがノックダウンしたplanariaで再生がどのように間違っていたかを見ました。 彼らは、幹細胞がまだ創傷部位に移動し、そこで増殖したが、結果として生じる成長は咽頭にならなかったことを発見した。 彼らはまた、FoxAのノックダウンの尾や頭を切断しようとしましたが、それは正常に再生されました。 「Foxaを標的とすることは咽頭の再生を完全にブロックしたが、他の臓器の再生には影響しなかった」とAdlerはプレスリリースで述べた。 「現在、我々は、FoxAが筋肉、ニューロン、および上皮細胞を含む咽頭の異なる細胞のすべてを産生するために幹細胞を駆動する遺伝子発現のカスケードを引き起”FoxAは、イソギンチャクや線虫Caenorhabditis elegansの咽頭を特定し、脊椎動物の腸の発達を調節する役割を果たすことが知られているので、planariaの咽頭再生の中心的なプレーヤーであることは理にかなっています。 さらに重要なのは、その同定は、再生の詳細を離れて詮索するためのくさびとして役立つことができる;この研究で拾った他の遺伝子と相まって、それはこの重要なプロセスの我々の理解を拡大するための刺激的な機会を提供しています。

Refs
Adler C,et al. 咽頭の選択的切断はplanariaのFoxA依存した再生プログラムを識別する。 eLife3:e02238. (2014)doi:10.7554/eLife.02238
Rossant J.再生のための遺伝子。 eLife3:e02517. (2014)doi:10.7554/eLife.02517
画像クレジット
Schmidtea mediterraneaの画像は、Alejandro Sánchez Alvarado(論文の著者の一人! CC-BY-SAライセンスの下でウィキメディア-コモンズを介して配布されています。 Alex LinとBret Pearsonによる蛍光ネオブラストを持つplanarianは、Rossant(2014)からの図1の複製であり、CC-BYライセンスの下で配布されています。

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