組織在發育成三維結構的過程中必然會受到許多外來因素的影響。上個世紀，的動物模數學家 D’Arcy Thompson 曾經提出假設：「生物的體型受到重力的影響。」若地球表面的重力發生變化，生物獨特的立體結構發育也將會有所改變，從而影響正常的生理功能。然而科學家欲在動物胚胎驗證此假設卻充滿困難，因為當時沒有一個適當的模式動物可以探討重力如何影響胚胎發育。
2014 年 8 月，一篇發表在《Nature》的文章提出了探討此議題的關鍵手法。由英國、日本、奧地利研究單位所組成的跨國團隊在青鱂魚（medaka fish, Oryzias latipes）的品系中，發現一個長得扁平如比目魚的突變種 hirame (日語：ヒラメ，平目)。hirame 的胚胎在發育時會對重力非常敏感，胚胎組織會朝重力的方向扭曲，形成一個扁平的體態。透過螢光標定追蹤特定細胞的發育，以及使用定位選殖（positional cloning）的方式，他們篩檢出 YAP（Yes-associated protein）基因的突變，是造成胚胎發育扁平的因素之一。
YAP 在細胞中為 Hippo 調控路徑的一員，除了在發育時期負責調控器官的成長與細胞增生，從癌症相關的研究中也發現 YAP 的表現與細胞間的接觸性抑制（contact inhibition）相關，當 YAP 過量表現時，細胞間的接觸性抑制會被減弱而使細胞容易堆疊。該團隊利用顯微鐳射切割的巧妙手法，發現在胚胎中肌動蛋白環（actomyosin ring）所造成的組織張力（tissue tension），會因為 YAP 的突變而減少，進而導致組織扁平化與組織錯位。
此外，他們也透過體外三維細胞培養的方式，發現若人類細胞的 YAP 基因受到抑制，也會阻止細胞形成三維結構。並且進一步從人類細胞株中發現 YAP 是通過下游的 ARHGAP18 Rho-GTPase，來調控細胞的肌動蛋白網路以控制組織張力。
本篇文章證明了 YAP 會藉由調控下游的肌動蛋白分子，使組織得以抵抗重力、維持胚胎發育成特定三維形態。此研究成果與方法不僅成為探討「重力影響發育」的突破口，更有助於未來胚胎幹細胞或誘導多功能幹細胞（iPSC）在三維器官建構的相關研究。
圖說：YAP 基因使組織抵抗重力並維持胚胎發育 圖片來源：http://goo.gl/1fChqB
參考資料：
- Porazinski, S., Wang, H., Asaoka, Y., Behrndt, M., Miyamoto, T., Morita, H., … Furutani-Seiki, M. (2015). YAP is essential for tissue tension to ensure vertebrate 3D body shape. Nature, 521(7551), 217-221. doi:10.1038/nature14215
撰文｜陳恩浩
修訂｜熊浩安
