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）の確立とは「3本の軸（頭尾・背腹・左右）をそれぞれ別のシグナル勾配で決めること」。 頭尾軸craniocaudal頭尾軸（craniocaudal）craniocaudal（頭尾軸）は原始結節primitive node (Hensen's node)原始結節（primitive node (Hensen's node)）primitive node (Hensen's node)（原始結節）周囲のシグナル（Nodal・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））、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）の対立opposition対立（opposition）opposition（対立）、左右軸mediolateral axis左右軸（mediolateral axis）mediolateral axis（左右軸）は原始結節primitive node (Hensen's node)原始結節（primitive node (Hensen's node)）primitive node (Hensen's node)（原始結節）の線毛が生む一方向の分子の流れ（Nodal-Lefty-Pitx2カスケード）で決まる。3本とも「濃度勾配→非対称な遺伝子発現→非対称な形態」という同じ論理（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）に従う。

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's node)原始結節（primitive node (Hensen's node)）primitive node (Hensen's node)（原始結節）の出現によって最初に可視化されるが、分子的にはそれ以前、着床前後からNodalシグナルなどにより方向づけが始まっている。

• 原始結節primitive node (Hensen's node)原始結節（primitive node (Hensen's node)）primitive node (Hensen's node)（原始結節）およびその周辺（脊索notochord脊索（notochord）notochord（脊索）を含む）から分泌されるFGF・Wnt・レチノイン酸retinoic acidレチノイン酸（retinoic acid）retinoic acid（レチノイン酸）などが、頭尾方向に沿った濃度勾配を作る。
• この勾配が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）による前後軸anteroposterior axis前後軸（anteroposterior axis）anteroposterior axis（前後軸）パターニングの土台となる。

💡 頭尾軸craniocaudal頭尾軸（craniocaudal）craniocaudal（頭尾軸）の決定は原始結節primitive node (Hensen's node)原始結節（primitive node (Hensen's node)）primitive node (Hensen's node)（原始結節）という「1つのオーガナイザー」に集約されている点が重要。原始結節primitive node (Hensen's node)原始結節（primitive node (Hensen's node)）primitive node (Hensen's node)（原始結節）を実験的に移植すると、そこに二次的な胚軸（二次胚）が誘導されることが示されており（オーガナイザー活性）、原始結節primitive node (Hensen's node)原始結節（primitive node (Hensen's node)）primitive node (Hensen's node)（原始結節）が体軸パターニングの司令塔であることを裏付ける。

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&#39;s 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）の決定は、原始結節primitive node (Hensen's node)原始結節（primitive node (Hensen's node)）primitive node (Hensen's node)（原始結節）の腹側表面にある線毛の一方向回転が起点となる。この線毛の回転が原始結節primitive node (Hensen's node)原始結節（primitive node (Hensen's node)）primitive node (Hensen's node)（原始結節）周囲に左向きの体液の流れ（nodal flow）を生み、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。

flowchart TD
  A["<span class='jp-term jp-term-diagram' title='primitive node (Hensen&#39;s 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"]

⚠️ この線毛の機能異常（原発性線毛機能不全症primary ciliary dyskinesia原発性線毛機能不全症（primary ciliary dyskinesia）primary ciliary dyskinesia（原発性線毛機能不全症）・Kartagener症候群Kartagener syndromeKartagener症候群（Kartagener syndrome）Kartagener syndrome（Kartagener症候群）など）は、左右軸mediolateral axis左右軸（mediolateral axis）mediolateral axis（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）を引き起こす（05-5-clinical参照）。

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、それぞれ独立したシグナル勾配によって決定される。
• 頭尾軸craniocaudal頭尾軸（craniocaudal）craniocaudal（頭尾軸）は原始結節primitive node (Hensen's node)原始結節（primitive node (Hensen's node)）primitive node (Hensen's node)（原始結節）を中心とするNodal/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）勾配とHox遺伝子コリニアリティcolinearityコリニアリティ（colinearity）colinearity（コリニアリティ）で決まる。
• 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's node)原始結節（primitive node (Hensen's node)）primitive node (Hensen's 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mediolateral axis左右軸（mediolateral axis）mediolateral axis（左右軸）決定の破綻（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））を招く。