細胞の運命決定とコミットメント

細胞が柔軟で特定された状態から、特定の発生運命への不可逆的なコミットメントへとどのように進行するか。

Definition

決定とは、細胞が特定の発生運命に対して安定的にコミットすることであり、新しい環境に移動してもその運命を産生し続ける状態を指す。コミットメントとは、細胞の発生ポテンシャルが多くの可能性から一つへと段階的に狭められる、より広範なプロセスである。

Scope

このトピックでは、運命制限の段階（コンピテンスから特定、そして決定まで）と、それらを区別するために用いられる実験的テスト（単離および移植）について扱う。また、自律的（モザイク型）および条件付き（調節型）の特定様式を対比させ、細胞とその子孫が正確な細胞型を確実に産生するように、コミットメントがどのように安定化されるかを考察する。

Core questions

• 細胞が「特定された」状態と「決定された」状態の違いは何か？
• 細胞がいつコミットしたかを実験的にどのように明らかにできるか？
• 運命は内部決定因子によって固定されるのか、それとも外部シグナルによって固定されるのか？
• コミットメントはその後の細胞分裂を通じてどのように安定に保たれるのか？

Key concepts

• コンピテンス、特定、および決定
• 自律的（モザイク型）特定と条件付き（調節型）特定
• 細胞質決定因子
• 発生ポテンシャルの制限
• コミットメントの移植および単離テスト

Mechanisms

細胞はまず、運命を決定する合図に応答できる「コンピテンス」を獲得し、次に「特定」される。特定された細胞は、妨げられなければその運命をたどるが、まだ方向転換が可能である。決定がなされると、運命は固定され、細胞が異なる領域に移植された後も維持される。特定は、卵割中に受け継がれる細胞質決定因子によって駆動される「自律的」な場合と、隣接細胞からの誘導シグナルに依存する「条件付き」の場合がある。コミットメントは、一度活性化されると自身の発現を強化し、エピジェネティックな修飾を動員する転写因子ネットワークによって実行される。これにより、選択されたプログラムが固定され、娘細胞に伝達される。

Clinical relevance

運命制限の論理は、幹細胞を特定の系統へと誘導する試みや、疾患においてコミットメントがどのように失敗したり迂回されたりするかを理解する上で役立つ。この項目は教育目的であり、臨床的助言の出典ではない。

History

胚盤葉を分離したり、胚間で組織を移植したりする古典的な発生学実験は、モザイク型発生と調節型発生の区別を確立し、今日でも用いられている特定の操作的意味と決定を定義した。

Seminal works

• gilbert2016

Frequently asked questions

細胞が決定されたことを科学者はどのように知るのか？

細胞を異なる環境に移動させることによって知る。決定された細胞は元の運命を維持するが、単に特定された細胞は新しい環境によって方向転換される可能性がある。

細胞質決定因子とは何か？

卵または初期胚の特定の領域に局在する分子であり、細胞分裂中に特定の細胞に受け継がれ、それらの細胞の運命を固定するのに役立つ。