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2015年度; 修士論文の概要(大坂)

ヒト器官形成期における視覚器の発達についての3次元的解析

眼球

【背景】視覚器の発生はCarnegie Stage(CS) 10の視溝形成から始まり、生後数ヶ月まで発達が続く。器官形成期における組織学的な研究はこれまで多くの報告があるが、3次元的な検討は十分には行われていない。

【対象と方法】京都大学大学院医学研究科附属先天異常標本解析センター所有のヒト胚子、胎児標本の立体情報計65例(位相CTdata;26例、MRIdata;39例)を対象とした。用いた標本は全て明らかな外表奇形、視覚器の異常を伴っておらず、胚子標本はCS16~CS23、胎児標本は胎児期初期(CRL34㎜~152㎜)に分類される。画像情報を基に視覚器の立体像を作製し、1)頭部における水晶体や網膜(強膜)、視神経などの立体的位置関係の変化の検討、2)外眼筋の形成過程の検討を行った。

【結果】1)視覚器の立体的位置関係の変化: 水晶体は外側から腹側、頭側から尾側へ移動した。頭部横径に対する水晶体中心間距離はCS16~C21では1~1.2だったが成長に伴い減少し、CS16~CRL30㎜の胎児期初期までは変化が大きく、その後0.4~0.5に収束した。頭尾方向の移動はCS17~CS18 にかけて大きな変化がみられた。左右の視神経がなす角度は、CS16~17では160°~180°だったが徐々に小さくなりCRL30㎜の胎児期以降では60°~80°に収束した。いずれの変化もCRL30㎜以降の胎児期初期で収束し成人の値と近くなることから、この時期から頭部における視覚器の位置関係は成人に近いことを示した。

2)外眼筋の形成過程: 胎児期初期では成人と同様、4本の直筋(上直、下直、内直、外直)と上斜筋は視神経管周囲の骨膜(総腱輪)から、下斜筋は眼窩の前縁内側骨膜から起始していた。全ての外眼筋が眼球表面の強膜に停止しており、発達に大きな左右差はみられなかった。体積は外直筋、長さは上斜筋、平均断面積は上直筋が最も増加率が大きかった。上斜筋の滑車部分がなす角度は、CS22~23では直角に近かったが、徐々に小さくなりCRL50㎜以降の胎児期では40°~50°に収束し成人と近い値を示した。

【結論】胚子期、胎児期初期のいずれも正常と判定された個体の位相CTdataやMRIdataを用いて視覚器の立体像を作成し、成長に伴う視覚器の立体的位置関係の変化や外眼筋の成長を定量的に明らかにした。異常個体の立体像も同様に作成することで、視覚器の発生の異常についても解析できることが期待できる。また、さらに解像度の高い撮像方法が可能となることで、今回解析できなかったCS16以降の個体でも詳細な解析が行われることが期待できる。

29. Osaka M, Ishikawa A, Yamada S, Uwabe C, Imai H, Matsuda T, Yoneyama A, Takeda T, Takakuwa T, Positional changes of the ocular organs during craniofacial development, Anat Rec (Hoboken) 300(12), 2107–2114, 2017 DOI: 10.1002/ar.23588(概要)

卒業研究発表会

4回生の卒業研究発表会が行われました。

本年度は、理工系のグループに混じっての発表になりました。

ヒト胚子期~胎児期における側頭骨錐体部の内部構造の三次元的観察 石川 葵
ヒト胚子期~胎児期における腎臓形成過程の観察 石山 華
胚子期~胎児期初期のヒト骨盤形成過程の三次元的観察 奥村 美咲
胎児期初期の脳実質・脳室・脈絡叢の高精細MR画像を用いた三次元的観察 山中 美希(石津研)
生理的臍帯ヘルニアの還納過程及び盲腸回盲部の腹腔内固定について 八田 真之介

Anat Rec 299巻1号の表紙に採用

Anatomical Rec. 299(1) 2016表紙
Anatomical Rec. 299(1) 2016表紙

金橋くんの論文の図がAnatomical Record 299巻1号の表紙に採用されました。位相CTを用いて解析した肝臓のない個体です。

金橋くんの論文は同号に掲載されました。

18. Kanahashi T, Yamada S, Tanaka M, Hirose A, Uwabe C, Kose K, Yoneyama A, Takeda T, Takakuwa T, A novel strategy to reveal the latent abnormalities in human embryonic stages from a large embryo collection, Anatomical Record, 299,8-24,2016  10.1002/ar.23281(概要),

DOI: 10.1002/ar.23206 (cover page)

先天異常標本解析センター 開設40周年記念シンポジウム開催

京都大学医学研究科先天異常標本解析センター 開設40周年記念シンポジウムが開催されました。

日時 平成27年 11月 28日(土)10時~17時

場 所  京都大学 基礎医学記念講堂

講演者

安田峯生  広島大学 名誉教授
塩田浩平  滋賀医科大学 学長
巨瀬勝美  筑波大学数理物質系
山田重人  京都大学 医学研究科
元木 環  京都大学情報環境機構
森本直記  京都大学理学研究科
阿部 裕  アメリカ国立衛生研究所
高桑徹也  京都大学医学研究科
Mark Hill   ニューサウスウェールズ大学

主 催  京都大学医学研究科 先天異常標本解析センター

*高桑も研究室の研究内容を発表いたしました。
「定量的・3次元的アプローチからヒト発生の正常と異常を考える」

豊田さんの卒業研究がAnat Recに掲載

スクリーンショット 2015-07-09 17.10.17

豊田さんの卒業研究がAnatomical Recordに掲載されました。おめでとうございます。

  • CS17から胎児期初期の内耳(膜迷路)の形態形成を検討
  • 耳小胞は背腹軸に沿って伸び、
    • CS 17 ;終末リンパ付属器と蝸牛管 (CD) に分化
    • CS18; CDのらせんの開始、前後SDが共通脚を形成
    • post-embryonic phase; CDは 2 回以上のターン立体的
    • 前部、後部、および横方向の SD の長さの直線的な増加がこの順序で観察され、CD の長さは発達の過程で指数関数的に増加。
  • 内耳の位置は、観察期間中一定
  • 外側半規管の体軸に対する角度は成人と異なる、成長に伴い内耳の向きが変化することを示唆

17. Toyoda S, Shiraki N, Yamada S, Uwabe C, Imai H, Matsuda T, Yoneyama A, Takeda T, Takakuwa T, Morphogenesis of the inner ear at different stages of normal human development.  Anatomical Record, 298:2081–2090 (2015), doi: 10.1002/ar.23268

作成した立体データの代表的なものはMorphoMuseumに発表されました。

Toyoda S, Shiraki N, Yamada S, Uwabe C, Imai H, Matsuda T, Yoneyama A, Takeda T, Takakuwa T, Morphogenesis of the human inner ear membranous labyrinth.   MorphoMuseuM 1 (3)-e6. doi: 10.18563/m3.1.3.e6

ABSTRACT

This study examined the external morphology and morphometry of the human embryonic inner ear membranous labyrinth and documented its three-dimensional position in the developing embryo using phase-contrast X-ray computed tomography and magnetic resonance imaging. A total of 27 samples between Carnegie stage (CS) 17 and the postembryonic phase during trimester 1 (approximately 6–10 weeks after fertilization) were included. The otic vesicle elongated along the dorso-ventral axis and differentiated into the end lymphatic appendage and cochlear duct (CD) at CS 17. The spiral course of the CD began at CS18, with anterior and posterior semicircular ducts (SDs) forming prominent circles with a common crus. The spiral course of the CD comprised more than two turns at the postembryonic phase, at which time the height of the CD was evident. A linear increase was observed in the length of anterior, posterior, and lateral SDs, in that order, and the length of the CD increased exponentially over the course of development. Bending in the medial direction was observed between the cochlear and vestibular parts from the latero-caudal view, with the angle decreasing during development. The position of the inner ear was stable throughout the period of observation on the lateral to ventral side of the rhombencephalon, caudal to the pontine flexure, and adjacent to the auditory ganglia. The plane of the lateral semicircular canal was approximately 8.0°–14.6° with respect to the cranial caudal (z-)axis, indicating that the orientation of the inner ear changes during growth to adulthood.

内耳・膜迷路の3D画像が MorphoMuseuMの表紙に採用

2015_3_cover_image-1

豊田さんが解析したヒト胚子の内耳・膜迷路の3D画像が MorphoMの表紙に採用されました。

研究室で解析した貴重な3Dの原データを同雑誌に投稿、公開しています。

Toyoda S, Shiraki N, Yamada S, Uwabe C, Imai H, Matsuda T, Yoneyama A, Takeda T, Takakuwa T, Morphogenesis of the human inner ear membranous labyrinth.  MorphoMuseuM 1 (3)-e6. doi: 10.18563/m3.1.3.e6

総説”Human embryology”が発行

3877ヒトの発生学についての総説が発行されました。New Discoveries in Embryologyという書籍の第5章に収載されています。internetからdownloadできます。

Yamada S, Hill M, Takakuwa T, Chapter 5, Human Embryology, (Wu B, editor) New Discoveries in Embryology Open Access Publisher, Rijeka, Croatia, 2015, pp 97-124. ISBN 978-953-51-2182-4

金橋君の修論がAnat Recに掲載

肝臓なし
肝臓無形成個体の臓器の様子(CS21)

金橋くんの修士論文がAnat Recに掲載されました。おめでとうございます。

肝臓の立体化、定量(廣瀬さん)、肝臓の形態異常個体のスクリーニング(田中さん)の研究、高解像度のMRI、位相CTの撮像と、多くの協力と成果のおかげで、論文にすることができました。

  • 1156例(CS14-23)のMRI画像から、肝臓形成異常例をスクリーニング
  • 高解像度の位相コントラストX線CT(PCT)で胚子内部の詳細な解析
  • 極小肝臓グループの異常は、肝無形成(2例)、肝低形成(4)、および肝葉欠損(1)
  • これらは、肝造血障害により子宮内胎児死亡につながる可能性
  • 外部正常胚の子宮内集団における CS18 -21 の肝形成不全の有病率は、約 1.7%

18.Kanahashi T, Yamada S, Tanaka M, Hirose A, Uwabe C, Kose K, Yoneyama A, Takeda T, Takakuwa T, A novel strategy to reveal the latent abnormalities in human embryonic stages from a large embryo collection, Anatomical Record, 299,8-24,2016  10.1002/ar.23281(概要), *299(1),2016の表紙に採用されました。DOI: 10.1002/ar.23206 (cover page)

金橋くんの修士論文の概要>>

ABSTRACT

The cause of spontaneous abortion of normal conceptuses remains unknown in most cases. The study was aimed to reveal the latent abnormalities by using a large collection of embryo images from a magnetic resonance imaging (MRI) database and novel phase-contrast radiographic computed tomography (PXCT). MRI from 1,156 embryos between Carnegie stage (CS) 14 and CS23 from the Kyoto Collection were screened by using the volume of the liver as the target organ. Embryos with liver volumes ≥2 SD above or below the mean for the stage of development were screened and examined precisely on MRI. Embryos with potentially abnormal livers were further analyzed by using PXCT. Liver abnormality was detected in all 7 embryos in the extra-small liver group and in 2 of 8 embryos in the extra-large liver group. The abnormalities in the extra-small liver group consisted of hepatic agenesis (2 embryos), hepatic hypogenesis (4), and liver lobe defect (1). Among the 7 extra-small liver group, 2 had only liver abnormalities and 5 exhibited complications in other organs. Of the 2 embryos in the extra-large liver group, one had only a single liver abnormality and the other had a morphologically abnormal liver with complications in other organs. Most of such liver abnormality cases are not survive, as liver function becomes essential. The prevalence of liver malformations in CS18 and CS21 in the intrauterine population of externally normal embryos is approximately 1.7%. The present study is the first step toward the elucidation of the latent abnormalities resulting in spontaneous abortion in externally normal embryos. Anat Rec, 299:8–24, 2016.