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2016年度; 修士論文発表会が行われました

2016年度の修士学位論文発表会が行われました(2/8-2/9).

ヒト胚子期における気管支分岐形成の三次元的解析

CS22 気管支

村中くんが下記の内容で発表しました。持参したコンピュータが会場のプロジェクターと繋がらず、コンピュータを急遽替えたため、用意したMovieが動かなかったり、改行がずれたりしましたが、内容には多くの方が興味を持っていただけました。良い発表であったと思います。

【背景】呼吸器の発生はCarnegie Stage(CS)12頃に始まり、生後数年まで発達が続く。器官形成期における組織学的な研究は多く報告されているが3次元的な検討は行われていない。

【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CS13~CS22のヒト胚子から得られた立体情報計36個体を対象とした。用いた個体はいずれも明らかな外表奇形、呼吸器の異常を伴っていない。1) 位相CT画像とEFICの画像情報をもとに気管支の立体像を作成しCSごとのヒト気管支の形成過程を観察した。気管支樹を作成し2) Metzgerらが提唱したマウス気管支の分岐patternに基づいた定性的検討、3) 気管支単位の角度計測をもとに数理的な検討、を行った。

【結果】1)形成過程の観察:CS13で左右の一次気管支芽が形成され、CS16で二次気管支芽が形成された。CS20ですべての区域気管支が観察された。一次気管支芽はCS13~CS16までは気管に対して背側方向に伸長し、CS17以降では腹側に伸長した。CSが進むにつれて気管支樹の最大分岐数が増加し、CS22で最大15分岐の気管支が観察された。各葉別の最大分岐数は、葉気管支を基準(第一分岐)とすると、多い順に右下葉、左下葉、左上葉、右上葉、右中葉だった。

2)マウス気管支の分岐patternに基づいたヒト気管支の定性的解析:k番目の分岐がDomain branchingの場合、k+1番目の分岐はDomain branching、Planar bifurcation、Orthogonal bifurcationのいずれも観察されたが、分岐patternがPlanar bifurcation、Orthogonal bifurcationである分岐は最も末梢の分岐のみに観察された。Orthogonal bifurcationの分岐において回転角が約90°の分岐と約45°の分岐が見られ、約90°の回転角の分岐の方が多いものの、約45°の回転角の分岐も一定数見られた。

3)気管支の数理的解析:Symmetric patternは主に末梢側で見られ、Asymmetric patternは中枢側と末梢側のどちらにも見られ、明瞭な分布の差はなかった。Symmetric patternはMetzgerらのPlanar bifurcationとOrthogonal bifurcationと類似点が見られた。Asymmetric patternはMetzgerらが定義したpatternに類似するものはなかった。

【結論】ヒト胚子期のCSごとの気管支の発生過程を形態学的、定性的、定量的に明らかにした。気管支の正常発生を知ることで異常個体の解析に応用できる可能性がある。

44. 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 Anat 2020, 237, 311-322. doi: 10.1111/joa.13199.

 48. Fujii S, Muranaka T, Matsubayashi J, Yamada S, Yoneyama A, Takakuwa T. Bronchial tree of the human embryo: categorization of the branching mode as monopodial and dipodial, PLoS One 16; e0245558, 2021, https://doi.org/10.1371/journal.pone.0245558

卒業研究発表会が行われました

2016年度卒業研究発表会が行われました。

質疑応答も含め大変よくできました。晴れて卒業です。

 

ヒト胚子期~胎児期初期の大腿骨、髄腔の形態形成  鈴木裕子

ヒト胚子期後期におけるWillis輪の形態の多様性  古市華菜

高解像度MRI・DTIを用いたヒト胎児心筋の走行  西谷早織

ヒト胎児期初期~中期における中耳形成の三次元的解析  大槻咲愛

ヒト胚子期、胎児期初期における上気道、口腔の形態形成  尾脇なつみ

 

 

吉田さんの卒論がCongenit Anomに掲載

スクリーンショット 2016-08-03 12.56.41

吉田さんの卒論がCongenit Anomに掲載されました。胎児の脳溝形成の様子をGyrification Indexを用いて解析しました。また、同号の表紙に、論文のFigureが採用されました。

  • 16 -40 週の大脳の脳溝形成について、GI値を用いて検討
  •  GI 値は、体重500g(CRL 200 mm )まで約 1.0(脳溝なし)
  • その後、GI値は体重と CRL に相関して増加(脳溝形成あり)
  • 妊娠21週で一次脳溝とGIのピークが対応
  • 31-40週数で前頭側頭領域よりも頭頂後頭領域でGI値は増加
1409g の胎児の脳の左側面図とGI値。

Gyrification index (GI) of brain slices in a left lateral view of the brain in a 1409g fetus. The line graph above the brain shows the GI of each slice below it. The GI of the whole hemisphere changed in the rostro-caudal dimension. Several maxima of the GI curve appeared in relation to gross landmarks. Further details can be seen in the article by Yoshida et al. in this issue.

27. Yoshida R, Koichi Ishizu K, Yamada S, Chigako Uwabe C, Okada T, Togashi K, Takakuwa T, The dynamics of gyrification in the human cerebral cortex during development, Congenit Anom, 57 (1) 8-14, 2017, DOI: 10.1111/cga.12179, 10.1111/cga.12181

Abstract

This study quantitatively characterized cortical gyrus folding over human neocortical development by calculating the gyrification index (GI) in 22 human fetal specimens from 16 to 40 weeks with magnetic resonance imaging data. GI values remained constant at approximately 1.0 until the fetal specimens reached 500 g body weight and 200 mm crown-rump length (CRL), respectively, and then increased in correlation with the body weight and CRL. The rostrocaudal GI distribution in the cerebral cortex revealed a correspondence of GI peaks with indentations of early-generated primary sulci at 21 weeks of gestation and more frequently increased GI values in the parieto-occipital region than in the fronto-temporal region at 31 and 40 weeks of gestation. These results provide a quantitative reference set for gyrification in normal human cortical development, which may help reveal the mechanism of neurodevelopmental disorders.

Göttingen大学を訪問しました

12/5〜16の2週間、修士村中くん、石山さんが、先天研の方々とともにGöttingen大学を訪問しました。

Blechschmidt collectionという有名なヒト胚子コレクションに収められているガラススライド標本をデジタル画像に収めて来ました。今後、研究に活用する予定です。

Anat Recに総説を掲載

本研究室で行われているヒト胚子・胎児研究についてまとめた総説がAnatomical Recに掲載されました。

幅広い発達期間をカバーする大規模で高解像度なデジタルデータセットの確立し、そのメリットを活かした研究展開を示しました。デジタルデータのメリット、それを活かした展開として

  • 形態計測分析に適した平面の抽出、
  • 形態学的観察の効率化。
  • 発生の特徴を定量的に評価、実証、異常なサンプルのスクリーニング
  • 超音波検査データを比較
  • 解剖学的ランドマークの 3D 座標は
  • 位置変化とそれらの関係を分析するために有用
  • 3D 座標を使用した微分成長の説明
  • 統計分析、数学的分析に応用

器官形成時の動的で複雑なプロセスの解析、正確な形態学的データの提供への寄与が期待されます。

30. Takakuwa T, 3D analysis of human embryos and fetuses using digitized datasets from the Kyoto Collection, Anat Rec 2018, 301,960-969 doi: 10.1002/ar.23784 (英文で読む)

ABSTRACT

Three-dimensional (3D) analysis of the human embryonic and early-fetal period has been performed using digitized datasets obtained from the Kyoto Collection, in which the digital datasets play a primary role in research. Datasets include magnetic resonance imaging (MRI) acquired with 1.5 T, 2.35 T, and 7 T magnet systems, phase-contrast X-ray computed tomography (CT), and digitized histological serial sections. Large, high-resolution datasets covering a broad range of developmental periods obtained with various methods of acquisition are key elements for the studies. The digital data have gross merits that enabled us to develop various analysis. Digital data analysis accelerated the speed of morphological observations using precise and improved methods by providing a suitable plane for a morphometric analysis from staged human embryos. Morphometric data are useful for quantitatively evaluating and demonstrating the features of development and for screening abnormal samples, which may be suggestive in the pathogenesis of congenital malformations. Morphometric data are also valuable for comparing sonographic data in a process known as “sonoembryology.” The 3D coordinates of anatomical landmarks may be useful tools for analyzing the positional change of interesting landmarks and their relationships during development. Several dynamic events could be explained by differential growth using 3D coordinates. Moreover, 3D coordinates can be utilized in mathematical analysis as well as statistical analysis. The 3D analysis in our study may serve to provide accurate morphologic data, including the dynamics of embryonic structures related to developmental stages, which is required for insights into the dynamic and complex processes occurring during organogenesis. Anat Rec, 301:960–969, 2018.

尾関さんの修論がAnat Recに掲載

CS22聴覚器

尾関さんの修士論文のうち、中耳耳小骨の形成と外耳、内耳との立体的位置関係についてAnat Recに掲載されました。

MEO の形成と外耳と内耳の接続のタイムラインを決定しました。

  • 軟骨頭蓋は、CS18 までに認識可能
  • 軟骨形成開始は耳小骨(MEO)間で若干の相違。
  • CS19;槌骨、キヌタ骨、アブミ骨の順序で、前後方向に配置 CS22以降;MEO同士が関節を介し接続。
  • CS21以降にすべてのMEOの軟骨形成を確認
  • CS23;アブミ骨基底部分はfoot plate状ではない
  • ツチ骨のハンドルは 外耳道からは離れている
  • 耳介軟骨と耳嚢の軟骨膜境界は明確

26. Ozeki-Satoh M, Ishikawa A, Yamada S, Uwabe C, Takakuwa T. Morphogenesis of the Middle Ear Ossicles and Spatial Relationships with the External and Inner Ears during the Embryonic Period, Anat Rec 299:1325–1337, 2016, DOI 10.1002/ar.23457

Abstract

We describe the three-dimensional morphogenesis of the middle ear ossicles (MEOs) according to Carnegie stage (CS) in human embryos. Seventeen samples including 33 MEOs from CS18 to 23 were selected from the Kyoto Collection. The primordia of the MEOs and related structures were histologically observed and three-dimensionally reconstructed from digital images. The timing of chondrogenesis was variable among structures. The stapes was recognizable as a vague condensation of the mesenchymal cells in all samples from CS18, whereas the malleus and incus were recognizable at CS19. Chondrogenesis of all MEOs was evident in all samples after CS21. The chondrocranium was recognizable in all samples by CS18, and the perichondrium border of the auricular cartilage and otic capsule was distinct in all samples at CS23. At CS19, the MEOs were positioned in the anterior to posterior direction, following the order malleus, incus, stapes, which adjusted gradually during development. The MEOs connected in all samples after CS22. The stapes was located close to the vestibular part of the inner ear, although the basal part was not differentiated into the “footplate” form, even at CS23. The handles of the malleus were close to the tubotympanic recess at CS23, but were distant from the external auditory meatus. Determining the timeline of the formation of MEOs and connection of the external and inner ears can be informative for understanding hearing loss caused by failure of this connection. These data may provide a useful standard for morphogenesis, and will contribute to distinguishing between normal and abnormal MEO development. 

2016次世代医療を語る -再生医療の実用化に向けて-

今年度の研究科横断型プログラム、次世代医療を語る -再生医療の実用化に向けて-(後期水曜5限)の概要が決定しました。

※ 京都大学オープンコースウェアに収録済みです。御覧ください。

OCW_2016次世代医療を語る -再生医療の実用化に向けて(外部)

開講時間:16時30分~18時(5限目)
開講場所:杉浦地域医療センター

【カテゴリーA:再生医学の基礎】
第一回 (10月5日) 幹細胞とは?
中川 誠人(京都大学iPS細胞研究所 未来生命科学開拓部門:講師)

第二回 (10月12日) ヒトiPS細胞の樹立とその有用性
浅香 勲(京都大学iPS細胞研究所 基盤技術研究部門:教授)

第三回 (10月19日)  神経堤細胞と運動器再生
池谷 真(京都大学iPS細胞研究所 未来生命科学開拓部門:准教授)

【カテゴリーB:再生医療の臨床応用】
第四回 (10月26日)   再生医療の足場材料の開発
山本 雅哉(京都大学再生医科学研究所 生体材料学分野:准教授)

第五回 (11月2日)  心臓再生
山下 潤(京都大学iPS細胞研究所 増殖分化機構研究部門:教授)

第六回 (11月9日) 骨格筋再生医療の実現化に向けて
櫻井 英俊 (京都大学iPS細胞研究所 臨床応用研究部門:准教授)

【カテゴリーC:再生医療の実施】
第七回 (11月16日) 再生医療における倫理
八代 嘉美(京都大学iPS細胞研究所 上廣倫理研究部門:准教授)

第八回 (11月30日) 再生医療にかかる規制
伊藤 達也 (京都大学医学部附属病院 臨床研究総合センター:講師)

第九回 (12月7日)  CPCの運営
金子 新(京都大学iPS細胞研究所 増殖分化機構研究部門:准教授)

【カテゴリーD:再生医療の産業応用】
第十回 (12月14日) 日本初の再生医療製品の開発;皮膚、軟骨から角膜への展開
井家 益和(ジャパン・ティッシュ・エンジニアリング:再生医療事業(皮膚領域)首席)

第十一回(12月21日) 再生医療・細胞医薬の事業化に向けた取り組み
土田 敦之(大日本住友製薬:再生・細胞医薬事業推進室長)

【カテゴリーE:再生医療の普及】
第十二回 (1月11日) 膵島移植の看護
杉島 訓子(京都大学医学部附属病院:看護師)

第十三回  (1月18日)  日本発の細胞治療・再生医療のための技術経営
仙石 慎太郎 (東京工業大学環境・社会理工学院:准教授)

第十四回  (1月25日) ファンドレイジングを通じた再生医療への市民参加
渡邉 文隆 (京都大学iPS細胞研究所 国際広報室:基金グループ長)
本講義シリーズは研究科横断型授業プログラム「次世代医療を語る」です。

Willis輪の形成についての論文Congenit Anomに掲載

Willis輪の発生(CS21); variationが多くみられる
Willis輪の発生(CS21); variationが多くみられる

ヒトのWillis輪の形成についての論文がCongenitAnomに掲載されました。
Willis輪は脳を養う血流が脳底部で輪状にあつまる部位で、成人ではvariationが多いことが知られています。
本論文では、20例の胚子期後期標本について検討し、以下の知見をえました。

  • Willis輪がCS22ころ完成すること
  • 胚子期後期でもvariationが多くみられること
  • Willis輪が未完成の標本が、成長に伴い完成したかはあきらかでないこと

25. Takakuwa T, Koike T, Muranaka T, Yamada S, Uwabe C. 2016. Formation of the circle of Willis during human embryonic development. Congenit Anom (Kyoto) 2016; 56, 233–236, DOI: 10.1111/cga.12165

Abstract

The circle of Willis (CW) is a circulatory anastomosis that supplies blood to the brain and adjacent structures. We examined the timing of formation of CW in 20 Japanese human embryo samples by using 3-dimensional reconstruction of serial histological sections. The CW was closed in 1 (n = 6), 2 (n = 8), 2 (n = 3) and 2 (n = 3) samples at Carnegie stages 20, 21, 22, and 23, respectively. The CW was unclosed in 13 samples (unclosed at ACOM alone, 6 samples; ACOM and bilateral P1, 4; left PCOM and right P1, 1; right PCOM and right P1, 1; ACOM and left PCOM, 1). It was difficult to predict whether the circle would close during further development, as such variations frequently exist in adults.