実験医学 2009年7月号 Vol.27 No.11
心血管ネットワーク形成のダイナミクス
組織特異的ガイダンスシグナルから形づくりのプリンシプルに迫る
- 2009年06月19日発行
- B5判
- 129ページ
- ISBN 978-4-7581-0049-6
- 1,980円（本体1,800円＋税）
- 在庫：なし
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心血管網形成ダイナミクス研究の新しい潮流として，各組織の構造的および機能的特徴に応じた心血管網ネットワークの構築における，組織特異的ガイダンスシグナルの役割が注目されている．形づくりの設計図（ボディープラン）にしたがって心血管網形成が制御されるしくみを明らかにすることは，発生生物学研究の重要な課題であるばかりか，その研究成果が血管再生医療や腫瘍血管形成の制御につながることが期待される．
心臓・血管ネットワークはいかにして正確に形づくられるか？ Semaphorin，Notch，VEGF等によるガイダンスシステムと血流の協調的作用から，病的血管新生まで，国内外の最新知見をご紹介します．
目次
特集
心血管ネットワーク形成のダイナミクス
組織特異的ガイダンスシグナルから形づくりのプリンシプルに迫る
組織特異的ガイダンスシグナルから形づくりのプリンシプルに迫る
企画／向山洋介
概論—心血管網形成ダイナミクスの基本原理の解明をめざして
心血管網形成ダイナミクス研究の新しい潮流として，各組織の構造的および機能的特徴に応じた心血管網ネットワークの構築における，組織特異的ガイダンスシグナルの役割が注目されている．形づくりの設計図（ボディープラン）にしたがって心血管網形成が制御されるしくみを明らかにすることは，発生生物学研究の重要な課題であるばかりか，その研究成果が血管再生医療や腫瘍血管形成の制御につながることが期待される．
心臓発生におけるガイダンス分子の役割
心臓は発生段階において増殖する心筋細胞によって複雑な構造を形成する．この過程に，神経系での神経軸索の方向を制御するガイダンス分子群による心筋細胞の移動・分化制御機構が存在することが，近年の研究で明らかとなってきた．心臓の発生異常を理解するうえでも細胞移動の観点から原因を解明することが今後重要となる．
胚体内の初期血管パターニングとガイダンス分子
生体内という三次元空間に広がる血管ネットワークは，個体発生過程において，細胞の分化・増殖・移動など，さまざまな細胞挙動の集大成として確立される．近年，血管形成に必要な分子群は数多くあげられてきたが，それらが実際に，生体内でどのような細胞のふるまいを制御しているのかについては，まだほとんど明らかになっていない．本稿では，トリ・マウス胚の初期血管形成において，細胞のダイナミックな移動現象や血管内皮への分化を促進するNotch-ephrinシグナルに注目し，それらの役割を概説する．
ゼブラフィッシュの血管発生とガイダンス機構
血管は，動脈と毛細血管と静脈の分類があるだけではなく，さまざまな組織で固有の役割を果たすために，その形態も発生にかかわる分子も多様である．こうした血管発生のメカニズムを明らかにすることは，癌などの病的な現象を理解することにつながると考えられる．ゼブラフィッシュは，変異体の蓄積と遺伝子ノックダウン実験が進んでいたところへ，トランスジェニック技術と解剖学的な基礎が加わって，血管発生の解析が大きく飛躍したモデル生物である．本稿では，ゼブラフィッシュの主なモデルシステムの特徴と意義，そしてゼブラフィッシュの血管発生にかかわる分子メカニズムについて概説する．
網膜血管網の形成におけるガイダンス分子の役割
発生期の網膜では，低酸素に陥った神経細胞に血流を供給するため血管網が新たに形成される．新生血管の先端部に位置する内皮細胞は周囲の微小環境を察知するセンサーとして働き，糸状仮足の伸縮を通じて血管が伸長する方向を決定している．VEGFアイソフォームが形成する濃度勾配が新生血管の伸長を促進する一方で，複数のガイダンス分子が協調して血管網のパターン形成を調整している．糖尿病網膜症では新生血管が無秩序に伸長するため視機能を悪化させる原因となるが，ガイダンス分子を標的にした新しい治療法の開発が期待される．
ガイダンス分子による腫瘍血管新生の制御
血管系と神経系は，いずれも標的の組織に向かって分岐しながら全身に張り巡らされたネットワークであり，両者はしばしば併走する分岐パターンを示す．また，血管系と神経系の発生過程では複数の分子が共通に使用されることからも，両者の密接な関係が示唆される．セマフォリンは，発生過程で神経軸索伸長を制御する軸索ガイダンス分子として同定された分子群である．近年，セマフォリンとその受容体であるプレキシンは，神経形成のみならず心血管ネットワークの形成，免疫細胞の活性化などにも関与することが明らかとなった．本稿では，セマフォリンシグナルが腫瘍血管新生に果たす役割について概説する．
血管網リモデリングに必須な血流ダイナミクス
血管内皮は，血管壁細胞と血液細胞の境界を司る．内皮を構成する血管内皮細胞は，胎生期の心拍動の開始に伴い，心血流の接線方向にかかる力であるシェアストレス（ずり応力）と，血管内圧による垂直方向の力である法線ストレッチ（伸展）という２つの力を受ける．正常な心血流とシェアストレスなしには，成熟した血管網形成は起こらず，結果として胎生致死となる．つまり，心血管発生にかかわる遺伝子群の欠損マウスが，同じく血管網形成異常の表現型を示すのは，心血流とその物理的シグナルの異常に起因すると考えられる．本稿では，シェアストレスにより制御される血管網形成にかかわる遺伝子発現のメカニズム，さらに動脈/静脈の運命決定における心血流の役割について概説する．
新連載
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カレントトピックス
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環境レベルの紫外線に対する生物の耐性獲得のメカニズム
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連載
クローズアップ実験法
ヘルパー依存型アデノウイルスベクターの作製法
難治疾患
メタボリックドミノと心腎連関
モデル生物の歴史と展望
第５回 カタユウレイボヤ-脊索動物の生命現象のゲノム科学的解明をめざすモデル動物
ラボレポート−留学編−
サイエンスを通じたつながりをもとめて—ボストンより-Harvard Medical School
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（2021年8月23日）
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