DATE2026.06.30 #Press Releases

動物組織において細胞のサイズを精緻に調節する新たなメカニズムを発見

―細胞サイズ制御と組織安定性を両立する新しい仕組みを解明―

発表のポイント

• ショウジョウバエの翅において平均細胞サイズを精緻に制御するしくみを明らかにしました。
• 細胞分裂の回数やタイミングが異なる複数の細胞集団が協調することで、平均細胞サイズの個体間のばらつきが極めて小さく保たれることを発見しました。
• 本研究は、動物組織における細胞サイズ制御の理解を深める成果であり、将来的には細胞サイズ異常を伴う疾患・老化現象の理解につながることが期待されます。

ショウジョウバエの翅および翅を構成する細胞の模式図

概要

東京大学大学院理学系研究科の杉村薫准教授と、同大学大学院総合文化研究科の石原秀至准教授らによる研究グループは、ショウジョウバエの翅を用いて、動物組織において細胞の大きさ（サイズ）が精緻に制御される原理を明らかにしました。

細胞のサイズは細胞内の生化学反応や組織の構造的安定性に大きく影響する重要な要素ですが、動物組織において細胞のサイズがどのように制御されるかは十分に理解されていませんでした。

本研究では、ショウジョウバエの翅の全細胞を長時間追跡することで、分裂回数や空間配置が異なる複数の細胞集団が存在することを発見しました。さらに、これらの細胞集団の出現頻度や初期サイズ、発生中のサイズ変化が組み合わさることで、平均細胞サイズの個体間のばらつきが極めて小さく保たれることを明らかにしました。

本研究は、細胞のサイズコントロールという未解決問題に新しい視点をもたらす成果です。

発表内容

多細胞動物では、大きさ（サイズ）の異なる細胞が適材適所に配置されています。では、この細胞のサイズはどのようにして決まるのでしょうか。

これまで単細胞生物や培養細胞を用いた先行研究から、個々の細胞が一定のサイズに近づくように分裂と成長を繰り返すという細胞自律的なしくみが提唱されてきました。しかし、動物組織の発生過程では細胞分裂の回数や細胞が成長できる期間に制限があるため、こうした先行研究の前提は多くの場合で成立しません。そのため、動物組織における細胞サイズ制御のしくみは十分に理解されていませんでした。 

本研究では、ショウジョウバエ蛹の翅が、分裂回数や翅脈^（注1）との位置関係が異なる複数の細胞集団から構成されていることを明らかにしました（図1左）。さらに、それぞれの細胞集団の出現頻度、初期細胞サイズ、発生中のサイズ変化が組み合わさることで、平均細胞サイズの個体間のばらつきが極めて小さく保たれることを発見しました（図1右）。

研究グループはさらに、翅脈からの距離が、異なる細胞集団の出現位置を決める空間情報として機能していること、また、翅脈形成に関わる上皮成長因子受容体シグナル^（注2）を阻害すると、特定の細胞集団の出現頻度が大幅に減少し、平均細胞サイズが正常な値からずれることを見出しました。

このような分裂回数や時期が異なる細胞集団の共存には、細胞サイズを精緻に制御することに加え、組織の構造的安定性を保つ役割もあると考えられます。さらに、翅では細胞分裂の位置が翅脈からの位置情報と近隣細胞との相互作用によって決まっており、このような複合的な制御が働く結果、細胞分裂の過度な集中が抑えられ、組織の異常な圧縮が回避される可能性が数値計算により示されました。

本研究は、動物組織における細胞サイズの精緻な制御が、個々の細胞の動態だけではなく、性質の異なる、ヘテロな細胞集団の協調により実現されることを示したものです。この成果は、動物組織が高い再現性をもって形成されるしくみや、その機能的な設計原理の理解につながると期待されます。

図1：ショウジョウバエの翅において細胞サイズを精緻に制御する複数の細胞集団

（左）翅には、一回だけ分裂する細胞集団（緑）と二回分裂する細胞集団（オレンジ）が存在し、それぞれ異なる場所に分布している。（右）両者の平均細胞サイズは発生の過程で変化し、最終的にはほぼ同じ大きさに揃う。また、個体ごとの差も非常に小さく、高い再現性をもって細胞サイズが制御されていることがわかる。

発表者・研究者等情報

東京大学
　大学院理学系研究科　生物科学専攻
　　杉村　薫　准教授
　　高栁　龍　大学院生（博士課程）
　　難波　利典　研究当時：特任助教
　　曲　澤平　研究当時：大学院生（修士課程）

　大学院総合文化研究科
　　石原　秀至　准教授

論文情報

雑誌名	Development
論文タイトル	Cell size control emerges from the vein-dependent coordinated divisions of distinct cell groups in Drosophila wing
著者	Kaoru Sugimura, Ryu Takayanagi, Toshinori Namba, Zeping Qu, and Shuji Ishihara
DOI	10.1242/dev.205474

研究助成

本研究は、科研費「基盤研究（B）（課題番号：24K02029、研究代表者：杉村薫）」、「学術変革領域研究（A）（課題番号：25H01364、研究分担者：杉村薫）」、「JST CREST（課題番号：JPMJCR1923、研究分担者：石原秀至）」、「日本学術振興会二国間交流事業（課題番号：JPJSJPR201915010、研究代表者：石原秀至）」、「JST次世代研究者挑戦的研究プログラム（課題番号：JPMJSP2108、研究代表者：高栁龍）」、「松下幸之助記念志財団外国人留学助成（曲澤平）」の支援により実施されました。

用語解説

注1　翅脈
昆虫の翅に見られる管状の構造。成虫の翅では、体液の循環などに関わる。 ↑

注2　上皮成長因子受容体シグナル
上皮成長因子受容体が上皮成長因子などのリガンドと結合することで作動するシグナル伝達経路。細胞の増殖や分化を制御する。ショウジョウバエの翅では翅脈の形成に働くことが知られている。 ↑