割球

生物学では、 割球は受精後の受精卵の開裂（細胞分裂）によって産生される細胞の一種であり、胞胚形成の重要な部分です。

ヒト割球の特徴

ヒトでは、 割球形成は受精直後に始まり、胚発生の最初の週まで続きます。受精後約90分で、接合体は2つの細胞に分かれます。接合体が最初に分裂した後に存在する2細胞割球状態は、受精卵母細胞の最も初期の有糸分裂産物と考えられています。これらの有糸分裂は継続し、割球と呼ばれる細胞のグループ化をもたらします。このプロセス中に、胚の合計サイズは増加しないため、各分割はますます小さな細胞になります。接合体が16から32個の割球を含む場合、それは「桑実胚」と呼ばれます。これらは、形成し始めている胚の予備段階です。これが始まると、割球細胞内の桑実胚の細胞質内物質内の微小管は、ナトリウムポンプなどの重要な膜機能に発達する可能性があります。これらのポンプにより、胚の内部が芽胞体液で満たされ、生命のさらなる成長がサポートされます。

割球は全能性と考えられています。すなわち、割球は、単一細胞から完全に受精可能な成体に発達することができます。これは、ほとんどの哺乳動物の割球にも当てはまると認められているマウス割球を用いた研究と推測によって実証されています。研究では、2細胞状態の一卵性双子マウス割球を分析し、双割割球の1つが破壊された場合でも、完全に繁殖可能な成体マウスが発生する可能性があることを発見しました。したがって、双子のセルの1つが全能性であったため、破壊されたセルも元の状態であったと想定できます。

胚内の割球の相対的なサイズは、切断の段階だけでなく、細胞間の切断の規則性にも依存しています。細胞塊の割球の数が偶数である場合、細胞のサイズは一致している必要があります。しかし、細胞塊中の割球の数が偶数でない場合、細胞のサイズが分化の特定の段階を最もよくサポートするように、分裂は非同期でなければなりません。割球のサイズは、通常、一方の割球の直径が比較される他の割球の直径よりも25％大きい場合、不均一と見なされます。

割球分化

接合体からの割球の分裂により、胚盤胞が形成されるまで、単一のfer性細胞が切断し分化し続けることができます。割球の分化により、胚の前駆体となる内細胞塊と胎盤の前駆体となる栄養外胚葉という2つの異なる細胞集団の発達が可能になります。これらの前駆体は、通常、割球が8セルと16セルの塊に分化するときに現れます。

8細胞の分化期間中、割球は接着接合部を形成し、その後、頂端-基底軸に沿って分極します。この分極は、これらの細胞の形態を永久的に変化させ、分化プロセスを開始します。この後、8細胞割球の塊はそれらの間に密着結合を形成することにより圧縮し始め、細胞のサイトゾル成分は頂端領域に蓄積し、各細胞の核は基底領域に移動します。次に、接着性側方接合部が形成され、割球が平らにされて頂端皮質ドメインが確立されます。移行が16セルの塊に始まると、頂端皮質ドメインは消えますが、極性の要素は保持されます。これにより、割球の約半分が、頂端皮質ドメインを再構築できる極性領域を継承できます。その後、分化する他の割球は無極性になります。分化する極性割球細胞は、発生中の胚盤胞の外側の位置に移動し、栄養外胚葉の前駆体を示しますが、無極性細胞は内側の位置に移動して、胚へと発達し始めます。セルは、32セルの段階で、これら2つのドメインのいずれかで個々の状態に完全にコミットします。

分化のモデル

どの割球細胞が内部細胞塊または栄養外胚葉のどちらに分裂するかを決定する分化の2つの主要なモデルがあります。最初の推測は「内外モデル」として知られており、16細胞期以降の状態に基づいて細胞が分化することを述べています。これは、このモデルでは、割球細胞は細胞の違いに基づいて分化するのではなく、その場所に基づいた機械的および化学的刺激のために分化することを意味します。

もう1つのより広く受け入れられているモデルは、「セル極性モデル」として知られています。このモデルは、8セルおよび16セルの段階でのcleavage開面の向きが後の分化を決定すると述べています。割球の典型的な分裂には、主に2つの方法があります：対称的に、頂端-基底軸に対して垂直を意味するか、非対称的に、頂端-基底軸に対して水平を意味します。これらの細胞が彼らがする方法で自分自身を方向づける理由を説明しようとする多くの潜在的な仮説と推測。一部の研究者は、初期分裂割球は非対称に分裂する傾向があると述べていますが、他の研究者は8細胞期割球の配向がランダムであり、大規模に予測できないと提案しています。特にある研究では、各割球の核の位置を使用して、細胞がどのように分裂するかを示すことができると述べています：核が先端領域にある場合、細胞は対称に分裂する可能性が高く、核が基底にある場合領域となると、セルは非対称に分割される可能性があります。

関連する障害

この繰り返しの細胞分裂の過程でエラーが発生する可能性があります。これらのエラーに共通するのは、遺伝物質が均等に分割されないことです。通常、細胞が分裂すると、各娘細胞は親細胞と同じ遺伝物質を持ちます。遺伝物質が2つの娘細胞間で均等に分割されない場合、「非分離」と呼ばれるイベントが発生します。このイベントは、この時点で存在するいくつかの細胞のうちの1つでのみ発生するため、胚は発達し続けますが、正常な細胞と異常な細胞がいくつかあります。人々は正常細胞と異常細胞の「モザイク」であるため、この障害は「数値モザイク」と呼ばれます。

特に二倍体および倍数体のこのモザイク現象は、細胞切断および有糸分裂の失敗につながる可能性があります。これらの必要な初期細胞分裂が起こらない場合、胚は、胚盤胞前駆体が行うように機械的および化学的シグナルに応答して成長および進化するために、割球細胞と非常に類似して機能する倍数体巨大癌細胞を形成し始めることができます。研究により、これらの巨大ながん細胞はしばしば体細胞割球と遺伝的に同等であることが示されています。

診断

多くの場合、臨床医と研究者は、遺伝性疾患を検査する方法として、リスクのある妊婦の割球生検を使用します。しかし、これらの生検は侵襲的であり、一度に抽出できる細胞の数が少ないという点で、他の侵襲的遺伝子検査と比較すると大きな欠点があります。時間の経過とともに多くの専門家が胚盤胞生検に切り替えましたが、これはモザイク現象のレベルが低くなりますが、割球生検は初期段階の研究や遺伝子診断に引き続き使用できます。