サメの頭の発達運命は、外眼筋における腱前駆細胞への中胚葉の寄与を明らかにします

脊椎動物外筋（EOMS）は眼の動きにおいて機能します。現代の顎のある脊椎動物のeomsは、主に4つの直線と3つの頭蓋神経によって神経支配された2つの斜めの筋肉で構成されています。この複合体の確立の根底にある発達メカニズムとEOMの進化的に保存されたパターンは不明です。コンドリヒティアの初期胚は、頭部中胚葉の頭虫（HC）と呼ばれる3組の明白な上皮虫を発達させ、各HCはeomsの個別のサブセットに分化すると考えられています。しかし、コンドリッティアンの系統追跡実験の技術的な難しさのために、これらの細胞運命の直接的な証拠は提供されていません。ここでは、曇りのキャットシャークScyliorhinus Torazameの胚のためのOVO操作システムを設定し、各HCの上皮細胞に親油性蛍光色素で標識しました。この実験システムにより、これまでで最も細部と再現性のあるeomsの細胞系統を追跡することができました。HCSは実際にはeomsの原始であることを確認しましたが、サメのeomsの形態学的パターンは、単純な前後軸に沿った三者HCとして一時的に現れる頭部中胚葉の初期パターンにのみ依存していないことを示しました。さらに、HCSの1つがEOMSの腱前駆細胞を引き起こすことがわかりました。これは、頭の筋肉の以前の理解における例外的な状態です。頭部筋肉に関連する腱は、一般に、脊椎動物の頭葉葉の別の供給源である頭蓋神経脈（CNC）細胞に由来するはずです。種間比較に基づいて、発達環境は直腸筋の両端間で有意に異なることが示唆されており、この違いは顎のある脊椎動物で進化的に保存されることが示唆されています。EOMの直腸成分の近位軸のプロセスを決定するために、発達中のEOMの環境における間葉系界面（頭胚葉vs CNC）が必要であることを提案します。

Vertebrate extraocular muscles (EOMs) function in eye movements. The EOMs of modern jawed vertebrates consist primarily of four recti and two oblique muscles innervated by three cranial nerves. The developmental mechanisms underlying the establishment of this complex and the evolutionarily conserved pattern of EOMs are unknown. Chondrichthyan early embryos develop three pairs of overt epithelial coeloms called head cavities (HCs) in the head mesoderm, and each HC is believed to differentiate into a discrete subset of EOMs. However, no direct evidence of these cell fates has been provided due to the technical difficulty of lineage tracing experiments in chondrichthyans. Here, we set up an in ovo manipulation system for embryos of the cloudy catshark Scyliorhinus torazame and labeled the epithelial cells of each HC with lipophilic fluorescent dyes. This experimental system allowed us to trace the cell lineage of EOMs with the highest degree of detail and reproducibility to date. We confirmed that the HCs are indeed primordia of EOMs but showed that the morphological pattern of shark EOMs is not solely dependent on the early pattern of the head mesoderm, which transiently appears as tripartite HCs along the simple anteroposterior axis. Moreover, we found that one of the HCs gives rise to tendon progenitor cells of the EOMs, which is an exceptional condition in our previous understanding of head muscles; the tendons associated with head muscles have generally been supposed to be derived from cranial neural crest (CNC) cells, another source of vertebrate head mesenchyme. Based on interspecies comparisons, the developmental environment is suggested to be significantly different between the two ends of the rectus muscles, and this difference is suggested to be evolutionarily conserved in jawed vertebrates. We propose that the mesenchymal interface (head mesoderm vs CNC) in the environment of developing EOM is required to determine the processes of the proximodistal axis of rectus components of EOMs.