概念的および技術的革命による発生生物学の進化。
発生生物学の分野において、フリードリヒ・ミーシャー生物医学研究所（Friedrich Miescher Institute for Biomedical Research）の分子細胞生物学者でありシニアグループリーダーを務めるプリスカ・リベラリ博士（Prisca Liberali, PhD）と、バーゼル大学バイオツェントルム（Biozentrum University of Basel）の細胞生物学教授兼ディレクターであるアレクサンダー・F・シェアー博士（Alexander F. Schier, PhD）は、2024年6月20日に発表されたCell誌の総説において、発生生物学が迎えている新たな「黄金時代」を紹介しています。この論文では、発生生物学がこれまでにどのように進展してきたかを振り返り、現在の分野を刷新する新しい技術と概念の変革による「海の変化（sea changes）」を解説しています。
発生生物学の歴史的なマイルストーン
発生生物学において最も影響力のある歴史的な出来事は、1980年代から1990年代にかけて起こった分子遺伝学の革命でした。この時期、発生を制御する主要な遺伝子や経路が科学者たちによって解明され、これらの機構が非常に多様な生物種間で進化的に保存されていることが発見されました。この基礎知識は、遺伝子制御、パターン形成、器官形成の機構に関する研究の発展を促しました。
発展を遂げる新技術と新概念
発生生物学は、現在、最もエキサイティングな時期を迎えています。ハイスループットゲノミクス、高度なイメージング技術、CRISPRベースのゲノム編集など、最先端技術が組み合わされ、これまでの発生生物学の基本的な問いを前例のない解像度で再定義し、再考することが可能になっています。例えば、シングルセルRNAシーケンシングやクロマチンアクセス解析により、発生過程における遺伝子発現の複雑な振り付け（choreography）を示す詳細な遺伝子調節ネットワークを構築できるようになりました。
また、発生過程と進化や代謝過程、生態系相互作用など他の生物学的現象との密接な関連性を解明する研究が進んでいます。さらに、合成生物学（synthetic biology）や人工知能（AI）の役割が発生生物学の研究においてますます重要になってきており、これらの新興分野は、自己組織化や人間工学の理解を深め、再生医療から合成組織やオルガノイドの開発に至るまで、幅広い応用が期待されています。
新しいモデルシステムの導入と技術革新
リベラリ博士とシェアー博士は、新しいモデルシステムが発生生物学の進展に貢献していることにも言及しています。これには、オルガノイドや緩歩動物（tardigrades）などの非伝統的モデル生物が含まれ、ショウジョウバエ（Drosophila）や線虫（C. elegans）といった従来のモデル生物を補完する独自の洞察を提供しています。こうしたin vivoモデルは、ライブイメージングおよび計算生物学の革新と結びつき、組織形成や形態形成の時空間ダイナミクスをリアルタイムで可視化し、発生経路の詳細な理解を可能にしています。
発生生物学の未来
本論文では、今後の発生生物学の技術的変化についても議論されています。著者らは、技術の進歩により、発生生物学がライフサイエンスの最前線にとどまるだけでなく、合成生物学やAI、人間工学を発生研究に取り込むことで、この分野がさらなる飛躍を遂げるだろうと述べています。
要するに、発生生物学は、革命的な技術と革新的な概念が交差する地点に立っており、これらを組み合わせることで、生命の基本原理の理解において画期的な発見がもたらされる新時代を迎えようとしています。この変革を研究者たちが活用し続けることができれば、科学探求とイノベーションの新たな時代を切り開くことができるでしょう。
