この指の爪ほどの大きさのクラゲは触手を再生することができますが、どうやって再生するのでしょうか?

東太平洋で発見された珍しいクラゲの一種、 Cladonema pacificum 触手は小指の爪ほどの大きさしかないが、切断された触手をわずか2、3日で再生することができる。クラゲは狩りや餌探しに触手を必要とするため、触手を無傷のまま保つことは生存に極めて重要である。クラゲが手足の再生に必要な部位をどのようにして形成するかは謎だった。現在、日本を拠点とする研究チームが、これらの小さなクラゲが手足の再生に用いる細胞プロセスを理解し始めている。この研究結果は、12月21日にPLOS Biology誌に掲載された研究で説明されている。

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芽体を見つける

サンショウウオや甲虫などの昆虫は、まだ特定の細胞型に発達していない未分化細胞の塊を形成します。これらの未分化細胞は、損傷の修復と付属肢の再生に不可欠な芽体へと成長することができます。

クラゲの重要な芽体の兆候を探すため、この研究の著者らは研究室でCladonema pacificumクラゲの触手を切断した。そして切断後のクラゲで成長している細胞を調べた。研究チームは、クラゲには活発に成長し分裂している幹のような増殖細胞があるが、まだ特定の細胞型に変化していないことを発見した。これらの細胞は損傷部位に現れ、芽体の助けとなる。

「重要なのは、再生芽内のこれらの幹のような増殖細胞が触手に存在する常在幹細胞とは異なることです」と、研究の共著者で東京大学の細胞生物学者である中島雄一郎氏は声明で述べた。「修復特異的増殖細胞は主に、新しく形成された触手の上皮（薄い外層）に寄与します。」

クラゲの触手の近くにあるこれらの常在幹細胞は、クラゲが生涯を通じて必要とするあらゆる細胞を維持し、修復する役割を担っています。しかし、欠損した触手を修復するために必要な増殖細胞は、クラゲが負傷したときにのみ現れます。

「常在幹細胞と修復特異的増殖細胞が一緒に働くことで、数日以内に機能的な触手が急速に再生される」と中島氏は語った。

左右相称動物 vs. 左右相称動物でない動物

著者らによると、この発見は、異なる発達形態を持つ異なる動物群間で再生芽形成がどのように異なるかを研究者が理解するのに役立つという。例えば、サンショウウオは左右に等しい2つの側面を発達させる左右相称動物である。クラゲは左右相称動物ではないと考えられているが、クラゲとサンショウウオはどちらも対称性の違いにもかかわらず、四肢を再生することができる。サンショウウオの四肢には、特定の細胞タイプのニーズに限定された幹細胞があり、このプロセスは、研究チームがクラゲで観察した修復特異的細胞と同様に機能すると思われる。

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「修復特異的増殖細胞が左右相称動物のサンショウウオの四肢にある限定幹細胞に類似していることを考えると、修復特異的増殖細胞による再生芽形成は、動物の進化の過程で複雑な器官や付属肢の再生のために独立して獲得された共通の特徴であると推測できる」と東京大学の細胞生物学者藤田壮介氏は声明で述べた。

芽細胞に見られる修復特異的増殖細胞がどこから発生するかは、まだ不明です。これらの細胞の起源を調査するために現在利用できる研究ツールは、これらの細胞の起源を説明したり、他の幹細胞のような細胞を見つけたりするにはあまりにも限られています。遺伝学を研究するためのさらなる研究と新しいツールが必要です。

「クラドネマにおける特定の細胞系統の追跡と操作を可能にする遺伝子ツールの導入が不可欠だろう」と中島氏は言う。「最終的には、クラゲを含む再生動物の再生芽形成メカニズムを理解することで、私たち自身の再生能力を向上させる細胞および分子成分を特定するのに役立つかもしれない。」