神経管閉鎖障害など上皮細胞シートの収縮異常による病態の理解に繋がる知見
医学研究院
池ノ内 順一 教授 / 松沢 健司 講師
ポイント
・上皮細胞は互いに引っ張り合う張力のバランスをとることで組織の一体性（シートの安定性）を維持しています。
・Homerというタンパク質が上皮細胞の接合部に存在し、機械的な張力を感知して局所的なカルシウムシグナルを引き起こすことで、細胞骨格（アクトミオシン線維）の収縮力を調節する役割を果たすことを発見しました。
・Homerの機能を抑制すると神経管閉鎖（初期胚で脳や脊髄のもととなる管を形成する過程）が失敗し、正常な発生が妨げられることが明らかになりました。
概要
私たちのからだを構成するさまざまな臓器は、上皮細胞シートが湾曲することで管状や袋状の構造を形成します。このような上皮細胞シートの変形は、細胞接着構造を裏打ちするアクトミオシン線維の収縮によって起こります。しかし、このアクトミオシン線維の収縮をどのように制御しているのかについては、不明な点が多く残されていました。
九州大学大学院医学研究院生化学分野の松沢健司講師、池ノ内順一教授と、広島大学両生類研究センターの鈴木誠准教授らによる共同研究グループは、上皮細胞の接着装置において、細胞間の機械的張力を細胞内カルシウムシグナルに変換する仕組みを解明しました。細胞内カルシウム濃度を低下させると、頂端接合部におけるアクチンの集積が減少し、細胞間張力も低下したことから、カルシウムがアクチンを介して細胞間張力を支えていることが示唆されました。本研究グループは次に、神経細胞のシナプスで働くことが知られているタンパク質Homerに注目しました。Homer遺伝子を欠損させた上皮細胞では、頂端接合部でのカルシウム応答が弱まり、細胞接着構造を裏打ちするアクトミオシン線維の形成が妨げられることを見出しました。本研究により、上皮細胞間の物理的な張力を接合部でカルシウムシグナルへと翻訳し、組織全体の形態形成や修復を制御する新たな仕組みが明らかになりました。Homerを介したメカノセンシング機構は、細胞極性を保ったまま局所的な力学応答を制御できる巧妙な仕組みです。本成果は、上皮組織における細胞協調メカニズムの理解を深め、発生生物学や再生医療に新たな知見をもたらすことが期待されます。
本研究成果をまとめた論文は2025年10月24日付で、米国科学アカデミー紀要（PNAS）に公開されました。
研究者からひとこと
私たちの臓器は、細胞シートが折り畳まれるようにして筒状や球状の構造をつくることで形づくられます。マスゲームのように、個々の細胞は臓器全体の完成形を把握していませんが、互いの力を感じ取りながら収縮の度合いを調整し、結果として全体の秩序が生まれます。今回の研究により、隣接する細胞からの張力を細胞内情報に変換する分子機構が明らかになり、細胞と組織をつなぐ新しい機構を解明することができました。 （池ノ内順一）
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