自然科学研究機構 基礎生物学研究所
上皮組織の平面内で上皮細胞の向きがそろう「平面内細胞極性（planar cell polarity, PCP）」はさまざまな器官の正常な働きに不可欠です。たとえば卵管では内腔面を覆う上皮細胞が繊毛を一方向的に動かすことで、卵が卵巣から子宮へと運ばれます。
PCPは個々の細胞が持つコアPCP因子の働きにより確立されます。先行研究では、コアPCP因子を持たない細胞を人為的に組織内に作製すると、PCPが異常になることが知られていました。一方で卵管上皮組織などでは、もとからコアPCP因子の量が少ない細胞種が存在するにもかかわらず平面全体ではPCPを維持できます。これらの組織では細胞間のコアPCP因子の量の不均一さを乗り越えて PCP を維持する仕組みがあると考えられていましたが、その実体は明らかにされていませんでした。
基礎生物学研究所 初期発生研究部門の新田昌輝特任助教、小山宏史助教、および藤森俊彦教授からなる研究グループは数理モデルやディープラーニングを活用しコアPCP因子の量が異なる細胞種の配置がPCPの維持に与える影響を検討し、PCPの維持に有利な細胞種の配置を予測しました。さらに生体内で観察される細胞種の配置が予測結果とよく一致することを見出しました。
本研究により平面全体でのPCPが細胞種の「並び方」によって支えられる可能性が示されました。これは、複数の細胞種からなる組織で極性がどのように保たれるのかを理解するうえで、新しい視点を与える成果です。また、本研究は生物学上の問題の解決にディープラーニングを活用したひとつのモデルケースともいえます。これらの結果は2026年3月20日付でiScience誌に掲載されます。
図：卵管上皮組織。運動性繊毛（緑）が生えた多繊毛細胞と分泌細胞（黒い領域）から構成される。個々の細胞の輪郭が赤く見える。
