第3週（三層性胚盤・原腸形成）：体制（ボディプラン）

🧠 体制body plan 体制（body plan）body plan（体制） の確立は、頭尾・背腹・左右の3軸を相互に連結した多段階過程で立ち上げること。 頭尾軸craniocaudal 頭尾軸（craniocaudal）craniocaudal（頭尾軸） は胚外組織 extraembryonic tissue 胚外組織（extraembryonic tissue） extraembryonic tissue（胚外組織） と胚盤の前後シグナル中心、背腹軸dorsoventral 背腹軸（dorsoventral）dorsoventral（背腹軸） はBMP4とそのアンタゴニスト antagonistアンタゴニスト（antagonist） antagonist（アンタゴニスト）、左右軸mediolateral axis 左右軸（mediolateral axis）mediolateral axis（左右軸） は左右オーガナイザーの線毛流からNodal-Lefty-Pitx2カスケード Nodal-Lefty-Pitx2 cascade Nodal-Lefty-Pitx2カスケード（Nodal-Lefty-Pitx2 cascade） Nodal-Lefty-Pitx2 cascade（Nodal-Lefty-Pitx2カスケード） へ進む。濃度勾配（01-1-induction-signalingのモルフォゲン morphogen モルフォゲン（morphogen） morphogen（モルフォゲン） 概念）は重要だが、3軸を同じ型の独立した勾配だけで説明しない。

頭尾軸

頭尾軸craniocaudal 頭尾軸（craniocaudal）craniocaudal（頭尾軸） は原始線条 primitive streak原始線条（primitive streak） primitive streak（原始線条）・原始結節primitive node (Hensen node) 原始結節（primitive node (Hensen node)）primitive node (Hensen node)（原始結節） の出現によって可視化されるが、分子的な前後パターニングはそれ以前から始まる。霊長類では、胚性組織と胚外組織 extraembryonic tissue 胚外組織（extraembryonic tissue） extraembryonic tissue（胚外組織） の境界にある動的なシグナル中心、前方内臓内胚葉、後方胚盤のWNT活性などが協調して、前方領域anterior region 前方領域（anterior region）anterior region（前方領域） を保ちながら後方に原始線条 primitive streak 原始線条（primitive streak） primitive streak（原始線条） を形成する。¹

• Wnt・Nodal・BMP・FGF・レチノイン酸retinoic acidレチノイン酸（retinoic acid）retinoic acid（レチノイン酸）などは関与するが、すべてが原始結節 primitive node (Hensen node) 原始結節（primitive node (Hensen node)） primitive node (Hensen node)（原始結節） だけから放出されるわけではない。シグナル源は胚外組織 extraembryonic tissue胚外組織（extraembryonic tissue） extraembryonic tissue（胚外組織）、前方内臓内胚葉、後方胚盤、原始線条primitive streak原始線条（primitive streak）primitive streak（原始線条）・結節へ空間的に分かれる。
• Hox遺伝子群のコリニアリティ colinearity コリニアリティ（colinearity） colinearity（コリニアリティ） （01-3-gene-regulation参照）は、その後に前後方向の位置情報 positional information 位置情報（positional information） positional information（位置情報） を分節ごとの同一性 pathway identity 同一性（pathway identity） pathway identity（同一性） へ読み替える仕組みとして捉え、初期頭尾軸 craniocaudal 頭尾軸（craniocaudal） craniocaudal（頭尾軸） を生む単一勾配そのものとは区別する。

💡 オルガナイザーの機能的な目印は、移植先で二次的な胚軸を誘導できること。ヒト幹細胞由来のオルガナイザー様組織も移植実験で二次軸を誘導するが、前後軸anteroposterior axis 前後軸（anteroposterior axis）anteroposterior axis（前後軸） 形成全体はオルガナイザー単独ではなく、胚外組織extraembryonic tissue 胚外組織（extraembryonic tissue）extraembryonic tissue（胚外組織） と胚盤の相互作用を含む。²

背腹軸

背側（外胚葉側）と腹側（内胚葉側）の区別は、対立opposition 対立（opposition）opposition（対立） する2つのシグナルの勾配で決まる。

flowchart TD
  A["<span class='jp-term jp-term-diagram' title='notochord'>脊索</span>・<span class='jp-term jp-term-diagram' title='primitive node (Hensen node)'>原始結節</span>からBMP<span class='jp-term jp-term-diagram' title='antagonist'>アンタゴニスト</span>（Noggin・Chordin）分泌"]
  A --> B["背側：BMP4活性が低い → <span class='jp-term jp-term-diagram' title='neuroectoderm'>神経外胚葉</span>・背側構造へ"]
  C["胚の腹外側：BMP4活性が高い"]
  C --> D["腹側：表皮外胚葉・腹側中胚葉（<span class='jp-term jp-term-diagram' title='lateral plate mesoderm'>側板中胚葉</span>など）へ"]

⭐ 「背側＝BMPアンタゴニスト antagonist アンタゴニスト（antagonist） antagonist（アンタゴニスト） 優位（低BMP）」「腹側＝BMP優位（高BMP）」という対立 opposition 対立（opposition） opposition（対立） 関係は、神経誘導（01-2-signaling-pathways・05-2-notochord-formation）でも繰り返し登場する体制 body plan 体制（body plan） body plan（体制） 決定の基本モチーフ。

左右軸

左右軸mediolateral axis 左右軸（mediolateral axis）mediolateral axis（左右軸） の決定では、左右オーガナイザーにある運動線毛 motile cilium運動線毛（motile cilium） motile cilium（運動線毛）が左向きの体液流を生み、流れの感知を経て、左側特異的にNodal・Lefty・Pitx2という遺伝子群が連鎖的に発現する。³

flowchart TD
  A["<span class='jp-term jp-term-diagram' title='primitive node (Hensen node)'>原始結節</span>の線毛が一方向（時計回りなど）に回転"]
  A --> B["結節周囲に左向きの体液の流れ（nodal flow）が生じる"]
  B --> C["左側でNodal発現 → Lefty誘導 → Pitx2発現"]
  C --> D["左側特異的な遺伝子発現パターンが確立"]
  D --> E["内臓の左右非対称な配置（心臓ループ・<span class='jp-term jp-term-diagram' title='lobe'>肺葉</span>数・脾臓の位置など）が決まる"]

⚠️ 線毛の機能異常（原発性線毛運動不全症primary ciliary dyskinesia原発性線毛運動不全症（primary ciliary dyskinesia）primary ciliary dyskinesia（原発性線毛運動不全症）・Kartagener症候群Kartagener syndromeKartagener症候群（Kartagener syndrome）Kartagener syndrome（Kartagener症候群）など）では左右軸決定 Left-right axis determination 左右軸決定（Left-right axis determination） Left-right axis determination（左右軸決定） がランダム化 randomization ランダム化（randomization） randomization（ランダム化） し、内臓逆位situs inversus内臓逆位（situs inversus）situs inversus（内臓逆位）や臓器錯位heterotaxy臓器錯位（heterotaxy）heterotaxy（臓器錯位）を起こしうる（05-5-clinical参照）。ただし内臓逆位 situs inversus 内臓逆位（situs inversus） situs inversus（内臓逆位） の多くは原発性線毛運動不全症 primary ciliary dyskinesia 原発性線毛運動不全症（primary ciliary dyskinesia） primary ciliary dyskinesia（原発性線毛運動不全症） を伴わず、左右軸異常laterality defect 左右軸異常（laterality defect）laterality defect（左右軸異常） を線毛運動 mucociliary clearance 線毛運動（mucociliary clearance） mucociliary clearance（線毛運動） だけに還元できない。⁴

体制決定のまとめ図

まとめ

• 体制body plan 体制（body plan）body plan（体制） は頭尾・背腹・左右の3軸が相互に連結した多段階過程として決定される。
• 頭尾軸craniocaudal 頭尾軸（craniocaudal）craniocaudal（頭尾軸） は胚外組織 extraembryonic tissue 胚外組織（extraembryonic tissue） extraembryonic tissue（胚外組織） と胚盤内の複数のシグナル中心の相互作用で立ち上がり upstroke立ち上がり（upstroke） upstroke（立ち上がり）、原始結節primitive node (Hensen node) 原始結節（primitive node (Hensen node)）primitive node (Hensen node)（原始結節） だけに集約されない。
• 背腹軸dorsoventral 背腹軸（dorsoventral）dorsoventral（背腹軸） はBMP4（腹側優位）とそのアンタゴニスト antagonist アンタゴニスト（antagonist） antagonist（アンタゴニスト） Noggin/Chordin（背側優位）の対立 opposition 対立（opposition） opposition（対立） で決まる。
• 左右軸mediolateral axis 左右軸（mediolateral axis）mediolateral axis（左右軸） は原始結節 primitive node (Hensen node) 原始結節（primitive node (Hensen node)） primitive node (Hensen node)（原始結節） の線毛回転が生むnodal flowから始まり、Nodal-Lefty-Pitx2カスケードNodal-Lefty-Pitx2 cascade Nodal-Lefty-Pitx2カスケード（Nodal-Lefty-Pitx2 cascade）Nodal-Lefty-Pitx2 cascade（Nodal-Lefty-Pitx2カスケード） で確立する。
• 線毛機能異常ciliary dysfunction 線毛機能異常（ciliary dysfunction）ciliary dysfunction（線毛機能異常） は左右軸決定 Left-right axis determination 左右軸決定（Left-right axis determination） Left-right axis determination（左右軸決定） の破綻を招くが、内臓逆位situs inversus内臓逆位（situs inversus）situs inversus（内臓逆位）・臓器錯位heterotaxy 臓器錯位（heterotaxy）heterotaxy（臓器錯位） には非線毛性の原因もある。