自然科学研究機構 基礎生物学研究所
京都大学
ある種の上皮組織では、シート状に並んだ細胞が一定方向に揃った極性を持ちます。この極性は「平面内細胞極性（PCP）」と呼ばれ、神経管形成や内耳有毛細胞の配向などに見られます。脊椎動物ではPCPの形成に分泌性シグナルタンパク質であるWntが必要であることが示されており、その作用機構として、Wntは濃度勾配を形成し、個々の細胞がその濃度勾配の方向（勾配の傾き）を読み取ることで、PCPが揃えられるという説が提唱されてきました。
三井 優輔博士（前 基礎生物学研究所 助教・現 京都大学 医生物学研究所 助教）、鈴木 美奈子博士（前 基礎生物学研究所 大学院生／研究員・現 京都大学医生物学研究所 特定研究員）、および高田 慎治博士（前 基礎生物学研究所 教授・現 同名誉教授）らの研究グループは、アフリカツメガエル胚をモデルにWnt11によるPCP形成機構を詳細に検討しました。その結果、Wnt11はこれまでの説で想定されてきたような単純な濃度勾配を形成して分布するというよりも、むしろPCP因子とともに極性を持って細胞境界に局在していることを発見しました。このような偏った分布の形成にはWnt11とPCP因子が相互に必要であり、さらに、Wnt11とPCP因子が正のフィードバックを介して局所的に集積することにより細胞極性が自発的に生み出されることが示唆されました。また、この局所的な集積化においては、隣接する細胞間でPCP因子の非対称な集合が起こり、それをWntが安定化することも示され、隣接細胞間での極性の調整機構の一端も明らかになりました。
本成果は、発生を制御する分泌性シグナル分子の働きに関して、従来の概念であるトップダウン型だけではなく、むしろボトムアップ型の作用機構があることを明らかにしたものであり、平面内細胞極性の理解、さらには組織のパターン形成の理解を大きく前進させるものです。この成果は2026年2月25日付でScience Advances誌に掲載されました。
動画：左下のマゼンタに光る細胞がWnt11を分泌しており、その作用によってPCP因子の一つを可視化するGFP-Pk3の局在がWnt11の分泌細胞の反対側の細胞辺へと偏っていく。このときPCPは20細胞以上と長距離にわたって揃うが、Wnt11の発現細胞に近い領域は早い時期から極性が揃うのに対して、遠い領域は時間的に遅れて極性が揃う。
