脊椎動物の肺の起源と段階的進化

概要

種横断の単一細胞・制御解析により、肺の遺伝子プログラムの大部分は硬骨魚類の出現以前から存在し、その後に肺特異的エンハンサーと哺乳類特異的な肺胞の革新が加わったことが示された。肺胞Ⅰ型細胞は哺乳類特異的であり、sfta2欠損マウスは重篤な呼吸障害を示し、新規肺遺伝子の機能が確立された。

主要発見

• 脊椎動物横断の単一細胞解析により、軟骨魚類に臓器がないにもかかわらず肺の細胞プログラムと発生軌跡の保存性が示された。
• 多数の肺エンハンサーと肺関連遺伝子の共発現が軟骨魚類にも存在し、祖先的な調節基盤を示唆した。
• 肺胞Ⅰ型細胞は哺乳類特異的であり、agerやsfta2などの哺乳類特異的遺伝子が高発現する。
• sfta2欠損マウスで重篤な呼吸障害が生じ、哺乳類肺における必須遺伝子機能が実証された。

臨床的意義

直接的な臨床応用はないが、哺乳類特異的肺胞プログラムと必須遺伝子（例：sfta2）の同定は、先天性肺疾患の機序解明や肺胞細胞を標的とした再生医療戦略の基盤となり得る。

限界

• 各種の数と発生段階の詳細は抄録からは不明確
• エンハンサー保存性に基づく調節推論は系統横断の追加因果検証が必要

今後の方向性

非哺乳類モデルでのエンハンサー機能の解剖、空間マルチオミクスによる系譜マップの統合、哺乳類特異的肺胞プログラムを再生医療や疾患解明へ応用。