研究 « 京都大学大学院医学研究科人間健康科学系専攻病理学研究室（形態形成医療科学）

藤井さんの博士審査会が行われました。

藤井さんの博士審査会が行われました。（8/5(水）10:00- 高井ホール）

The bronchial tree of the human embryo: an analysis of
variations in the bronchial segments

（ヒト胚子期の気管支樹：区域気管支の多様性の検討）

気管支の中枢部分は葉気管支と区域気管支から成るが、多くの成人肺の解剖学的研究においてこの典型的な構造から逸脱した多様な分岐構造が報告されている。これまでに気管支の多様性が生じる過程を明らかにした研究はない。本研究は、Carnegie stage (CS) 15〜23のヒト胚子標本の位相CT画像を用いて作成した気管支樹の三次元立体像に解析を加えることで、胚子期における気管支の多様性を検討した。形態観察および区域気管支までの同定をおこない、各葉の分岐次数を算出した。CS15からCS16の観察結果より、右上葉は右中葉と左上葉に遅れて形成することが示された。CS17～19において、区域気管支と亜区域気管支が、同一ステージの個体間で形成の程度にばらつきを示しながら形成していた。分岐次数は各葉にてCSの進行とともに増加した。右中葉の分岐次数の中央値は他の4葉と比較して有意に低かった。CS20～23の気管支樹における区域気管支について、全５葉にて14種類の形態を同定した。本研究にて同定した形態は、すべて成人の気管支にて報告のある形態に含まれていた。よって、区域気管支の多様な構造は胚子期に決定する可能性が示唆された。本研究は、詳細な形態変化情報と正確な分岐次数を算出することにより、これまで明らかでなかった胚子期の気管支形成について新たな知見を与えたものと考える。

博士号を取得して

寄稿の機会をいただきありがとうございます。2017年に京都大学大学院医学研究科人間健康科学系専攻へ社会人博士として入学し、2020年11月に博士号を取得することができました。ここでは個人的に印象深かった出来事を著し、博士号取得の挨拶に代えさせていただきます。

初めて科学雑誌に論文を投稿したのは2019年11月、査読の返答は12月の終わり頃に届きました。査読者のコメントにより投稿内容のおよそ半分を入れ替えることとなり、査読へ対応するための原稿の修正、後輩の修士論文執筆に向けた解析の支援と、その年の年末年始は博士課程在学中でも特に充実した時間であったと記憶しています。修正原稿の投稿から約ひと月後の早朝、指導教員の簡潔な2行ほどのメールにより、受諾の知らせが届きました。簡潔な内容に驚きつつ、顔を合わせた際にはどんなありがたいお言葉をいただけるのだろうと、淡い期待を胸に、底冷え残る京都の朝、研究室へ向かいました。しかし、教授は学位申請の手続きを早めに行うよう勧めたのち、受諾論文では省いたデータを改めて論文にまとめる話を切り出されました。このとき、職業研究者というものを多少なりとも理解したように思います。

当時省いたデータは、査読にて指摘を受けた部分を補強する解析を行ってまとめ直し、こちらも論文として受諾されました。そして、現在は次の解析へと目を向けています。最後に、このように博士課程で得た成果を論文として投稿することができたのは、指導教員ならびに共同研究者の皆様のご尽力の賜物であります。この場を借りて厚く御礼申し上げます。

Fujii S, Muranaka T, Matsubayash J, Yamada S, Yoneyama A, Takakuwa T. The bronchial tree of the human embryo: an analysis of variations in the bronchial segments. J Anatomy 2020, 237, 311-322. doi: 10.1111/joa.13199.

Matsubayashi J, Okuno K, Fuji S, Ishizu K, Yamada S, Yoneyama A, Takakuwa T. Human embryonic ribs all progress through common morphological forms irrespective of their position on the axis, Dev Dyn 2019, 248, 1257-1263, doi: 10.1002/dvdy.107

Okuno K, Ishizu K, Matsubayashi J, Fujii S, Sakamoto R, Ishikawa A, Yamada S, Yoneyama A, Takakuwa T. Rib cage morphogenesis in the human embryo: A detailed three-dimensional analysis. Anat Rec 2019, 302, 2211-2223, doi: 10.1002/ar.24226

Ishiyama H, Ishikawa A, Kitazawa H, Fujii S, Matsubayashi J, Yamada S, Takakuwa T, Branching morphogenesis of the urinary collecting system in the human embryonic metanephros, PLoS ONE 13(9): e0203623. doi: 10.1371/journal.pone.0203623

第60回日本先天異常学会で発表

第60回日本先天異常学会で発表しました。（2020.07.11-12, 神戸）

新型コロナウイルス感染症の影響でon line 学術開催となりました。

金橋　徹、山田重人、米山明男、高桑徹也, ヒト胚子期に起こる生理的臍帯ヘルニアの発生要因‐肝形成との関連に基づいた形態及び形態計測学的検討

藤井瀬菜, 村中太河, 松林潤, 米山明男, 兵藤一行, 山田重人, 高桑　徹也, ヒト胚子期における気管支の非対称性の定量的検討

共同研究者の勝部先生、東島先生が奨励賞を受賞しました。おめでとうございます。

勝部　元紀　先生
Critical Growth Processes for the Midfacial Morphogenesis in the Early Prenatal Period
東島　沙弥佳　先生
Tail reduction process during human embryonic development

第109回日本病理学会総会で発表

第109回日本病理学会総会で発表しました　（2020.07.01-07.31, 福岡(オンライン））

高桑徹也、山田重人、米山明男. ヒト胚子肋骨の形態形成は、共通の肋骨の形状変化のどのあたりに相当するかという尺度で示すことができる

第125回日本解剖学会で発表

第125回日本解剖学会で発表しました(3/25-3/27, 山口）

高桑徹也、寺島芽衣、石川葵、山田重人: ヒト胚子期終期における大脳層構造の三次元的解析

藤井瀬菜、村中太河、松林潤、米山明男、兵藤一行、山田重人、高桑徹也：ヒト胚子期における気管支形成の定量的解析

山口豊、村瀬亜美、児玉竜汰、舩冨卓哉、向川康博、高桑徹也、山田重人：ヒト器官形成期における下肢筋骨格系の形態形成過程の三次元可視化

コロナウイルス感染症のため、学会は抄録集による誌上開催での発表となりました。

大賀さんの卒業論文がCongenit Anomに掲載

大賀さんの卒業研究がCongenital Anomaliesに掲載されました。胚子期後期(CS21前後）にみられる後頚部浮腫について、リンパ管の形成との関連性を論じました。

皮下浮腫およびくも膜下腔の拡大が後頚部浮腫の原因
頸静脈リンパ嚢は、第1頸椎と第4頸椎の間のレベルで両側に位置し、形状はピラミッド型、皮下組織およびくも膜下腔に接続されていない

*同号の表紙にも採用されました。

Ohga A, Sakamoto R, Yamada S, Takakuwa T, Vesicular swelling in the cervical region with lymph sac formation in human embryos. Congenit Anom, 2020, 60, 62-67: 10.1111/cga.12339.

Abstract

Vesicular swelling in the cervical region (VSC) is occasionally observed among human embryos around Carnegie stage (CS) 21. However, its mechanism and significance in fetal development are unclear. The present study aimed to analyze the relation of development of VSC with jugular lymph sac (JLS) formation. Serial histological sections that were digitalized from 14 embryos at CS20 and CS21 stored at the Kyoto Collection were used for the analysis. Subcutaneous edema and enlargement of the subarachnoid space were found to cause VSC. No obvious abnormalities in cranial regions that may be related to the VSC were detected on histological sections. Three-dimensional reconstructions revealed the following: (a) the JLS was located bilaterally at the levels between the first and fourth cervical vertebrae; (b) the JLS was pyramidal in shape; and (c) no severe deformity and/or malformation was found in all samples. The JLS was not connected to the subcutaneous tissue and subarachnoid space in all samples. The mean volume of the JLS increased nine-times from CS20 (0.02 mm³ in VSC [−] group) to CS21 (0.18 mm³ in VSC [−] group). The mean volume of the JLS was comparable between the VSC [−] and VSC (+) groups at both CS20 and CS21. A moderate correlation was observed between VSCd and the mean volume of the JLS in both groups at CS20 (R² = 0.75) and CS21 (R² = 0.56). In conclusion, the dynamics of the lymphatic system at the cervical region may contribute to VSC observed around CS21.

2019年度；修士論文概要

ヒト胚子期における腎小体形成と集合管系形成の関連性
北沢　遥

＊修士論文発表会は2/7(金） 11:30から杉浦ホールで行われました。

【背景】腎小体形成と集合管系（Urinary Collecting Tree; UCT）の形成は相互作用を及ぼしながら起きる。UCTの分岐形成と腎小体の形成との関連についてはまだ詳細な検討はなされていない。

【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正常ヒト胚子標本の連続組織切片36個体（Carnegie Stage19～23）をデジタル化し、UCTを三次元再構築した。腎小体を組織切片上で5つの分化段階（Phase.1～5、以下Ph.と示す）に分類した。腎小体の出現とUCTの枝数の関係、2）腎小体の分化段階と腎臓内の立体的分布、3）各CSにおけるUCTの分岐形成、4）腎小体が結合するUCTの枝と結合による分岐次数への影響、5）各分化段階の腎小体と腎小体が結合する枝との関係について定性的・定量的検討を行った。

【結果】1）分化段階ごとの腎小体の出現傾向を理解するための検討を行った。CSの進行に従い総腎小体数と分化が進んだ腎小体の割合が増えた。総腎小体数とUCTの枝総数は強い正の相関がみられた。

2）分化段階ごとの腎小体の立体的分布の変化を知るための検討を行った。CS19～23でPh.1, 2は腎臓の表層部に多く分布し、Ph.3はPh.1よりも腎臓の内側に、分化が進んだPh.4、5はさらに腎臓内部に集中する傾向があった。腎小体の分布を示す2点の定量的検討を行った。①腎小体(RC)から腎小体とUCTの結合点(AP)の距離（RC-AP）は分化段階の進行とともに有意に長くなった。②結合点はEnd Point（EP）近くに存在し、EP近くで形成された腎小体は分化段階の進行に従い有意に腎臓深部に分布した。

3）UCTの分岐を定量化し、UCTの分岐様式と二叉分岐を繰り返すIterative Bifid Branchingを比較するための検討を行った。UCTの分岐はCS19～23までそれぞれ2分岐目、4分岐目、5分岐目、5分岐目、6分岐目までIterative Bifid Branchingとほぼ同じ増加を示した。それ以降の分岐次数では増加が緩やかになった。

4）腎小体がどの分岐次数のUCTの枝への結合傾向があるかを知るため、EB総数と、非EB総数の2群を比較すると、全てのCSで2群には統計学的に有意な差がなかった。一方CSごとでPh.3～5の腎小体は有意にEBに結合した。UCTへの腎小体の結合がUCTの成長に与える影響の定量的解析を行うために、腎小体が結合しているEB（EB-AP(+)）と結合していないEB（EB-AP(-)）を比較した。CS22では12例中10例、CS23では10例中8例でEB-AP(+)よりもEB-AP(-)の方が平均分岐次数は有意に大きかった。UCTの分岐の停止に腎小体の結合が影響しているかどうかを確認するために、EB-AP(+)とその対側の枝の分岐次数の偏りを比較すると、対側の枝のほうがEB-AP(+)よりも分岐が進行していることがわかった。

5）UCTの二叉分岐の分岐様式を明らかにするためにCS21～23について以下の解析を行った。CS23のPh.3とPh.5の2群のみ腎小体が結合する枝（BR-AP(+)）の長さが有意に増加した。UCTの第一分岐が起こる分岐点を基準点（R）とし、CS22 のPh.3とPh.5、CS23のPh.3とPh.4、Ph.3とPh.5の2群でそれぞれ結合点が有意に枝の基部に接近した。UCTの第一分岐が起こる分岐点を基準点（R）とするとBR-AP(+)のR側の枝の長さには有意な差が見られなかった。

【考察】腎小体は分化段階の進行に従い腎臓深部に分布することが明らかになった。また、腎小体はUCTのEnd Branchに有意に結合し、腎小体の結合によりUCTの分岐停止に影響を与えていることが示唆される。

49. Kitazawa H, Fujii S, Ishiyama H, Matsubayashi J, Ishikawa A, Yamada S, Takakuwa T. Nascent nephrons during human embryonic development: Spatial distribution and relationship with urinary collecting system. J Anat 2021; 238, 455-466, DOI: 10.1111/JOA.13308

医薬系研究交流サロンで発表

医薬系研究交流サロン（1/28-31）で発表で発表しました。メディカルイノベーション卓越大学院プログラムの立ち上げに際して、医薬系の研究室間の交流をはかる目的で行われました。

01 発生・細胞生物学・システム生物学

金橋徹：ヒト胎児期初期における骨盤形成の解析

藤井瀬菜：ヒト胚子期における気管支形成過程の三次元的解析

北沢遥：ヒト胚子期における腎小体形成と集合管系形成の関連性

山崎優：ヒト胚子期・胎児期初期における気管・軟骨の3次元的解析

野原葵：ヒト胚子期末における二次口蓋形成と口腔領域の解析

寺島芽衣：ヒト胚子期終期における大脳層構造の三次元的解析

金橋くんの博士審査会が行われました。

金橋くんの博士審査会が行われました。（1/16(木）10:30- 高井ホール）

Relationship Between Physiological Umbilical Herniation and Liver Morphogenesis During the Human Embryonic Period: A Morphological and Morphometric Study

（ヒト胚子期にみられる生理的臍帯ヘルニアの発生要因について‐肝形成との関連に基づいた形態及び形態計測学的検討）

ヒト胚子期に形成される一次腸ループは、臍帯内の胚外体腔中へ一時的に脱出後（生理的臍帯ヘルニア[Physiological umbilical herni; PUH] ）、胎児期初期に腹腔内へ還納する。PUHの原因は、同時期に肝臓が急速に成長して腹腔の多くを占める結果、腹腔が一過性に一次腸ループを入れるには足りないため、と1899年に報告されてから詳細な解析は行われていない。2018年に報告した肝臓形成異常群の中から（Kanahashi et al）、Carnegie stage (CS)21の肝臓低形成、無形成4例にPUHが確認された。PUHの発生要因をさらに検討するため、上記4例と正常2例を用いて肝臓の形態形成との関連に基づいた詳細な形態観察と形態計測による解析を行った。肝臓無形成1例(AG1)を除く3例は、盲腸が正常例と同様に上腸間膜動脈の左側に位置していたが、AG1は腸ループの先端に位置していた。腸ループの遠位端にあたる胚外体腔と腹腔の境界部分は正常例とAG1では腸管が直線的にみられたが、残り3例は境界部分に二次腸ループがみられた。上部消化管（胃、十二指腸）と膵臓は4例全てで胃の噴門部と、膵臓・十二指腸の接合部の2点が正常例とほぼ同じ位置を示したが、その他の部位に偏位がみられた。肝臓低形成・無形成4例と正常例では、腸ループの長さや腸ループが胚外体腔へ出ている割合はほぼ同じであった。4例の腹腔体積値は正常例と比較して明らかに小さかったが、腹腔内の腸管体積推定値は正常例とほぼ同等であった。PUHは中腸と腹腔スペースの両者がほぼ正常に成長することによって引き起こされ、腸管の成長やPUHの発生は肝臓の成長とは無関係であることが示唆された。

Kanahashi T, Yamada S, Yoneyama A, Takakuwa T. Relationship Between Physiological Umbilical Herniation and Liver Morphogenesis During the Human Embryonic Period: A Morphological and Morphometric Study. Anat Rec 2019, 302, 1968-1976. doi: 10.1002/ar.24149.

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)

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Abstract

＊修士論文発表会は2/7(金） 11:30から杉浦ホールで行われました。