科学者たちは同性の両親から生まれた健康なマウスを作成した

マウスは単なる哺乳類に過ぎないが、今日Stem Cell誌に発表された新しい論文が示すように、ディスカバリーチャンネルで放送されているようなことを必ずしも行う必要はない。その論文では、中国科学院の研究チームが、胚性幹細胞と遺伝子編集を使用して、同性の親から生まれたマウスを生み出す複雑なプロセスについて説明している。2 人の父親を持つマウスは約 48 時間しか生きられなかったが、2 人の母親を持つマウスは成体まで生き、オスのマウスと交配して自分の子供を産むことができた。この研究は、なぜ性別の異なる親が必要なのかという疑問を探求する重要な研究の一部である、新しく洗練された結果を提供している。

単為生殖、つまり受精していない卵子からの生殖は、哺乳類以外の動物にとって珍しい生殖方法ではありません。魚類、昆虫、そして時にはコモドドラゴンでさえも単為生殖を行います。しかし哺乳類の場合、子孫を妊娠するには生物学的性別の両親が必要であり、卵子は精子によって受精する必要があります。科学者たちは長い間、なぜそうなるのかを解明しようとしてきましたが、その研究の多くは、私たちのお気に入りの実験対象であるマウスを対象としています。

テキサス大学の遺伝学者リチャード・ベリンガー氏は、両親からの遺伝情報を持つことは「変異と再構成を混ぜ合わせている」ため有利だと話す。基本的に多様性が増す、と今回の研究には関わっていないベリンガー氏は言う。そのように考えるなら、欠点は、赤ちゃんを作るには必ず反対の生物学的性別の生物が2つ必要になるということだ。

人間がなぜこのように進化したのかは、まだ誰もよくわかっていませんが、成長するために母親と父親の両方から遺伝情報を得る必要があることが研究で明らかになっています。2004年、日本の研究チームが、2匹の母親から成体まで生きられ、繁殖もできる遺伝子組み換えマウスを初めて生み出しました。彼らは、「刷り込み」と呼ばれる重要なプロセスに関与する特定の遺伝子を変更することでこれを実現しました。

刷り込みは、2 匹のメスのマウス (またはオスのマウス) の遺伝情報を組み合わせても、遺伝子改変なしでは生存可能な子孫を生み出せない理由の 1 つです。オスとメスの哺乳類はそれぞれ同じ数の染色体を持っています。DNA が生命を可能にするタンパク質を正常にコード化するには、この染色体が一致して結合する必要があります。しかし、オスとメスは遺伝的に異なります。赤ちゃんを正常に成長させるために不可欠な遺伝子の一部は、メスでは「オン」になり、オスでは「オフ」になります。つまり、遺伝情報の半分はメスから、もう半分はオスから取得して、発達の最も初期の段階に必要な刷り込み遺伝子がすべて機能するようにする必要があります。性分化はその後に起こります。

1980 年代の実験では、オスとメスの染色体は非対称であることが示されました。つまり、メスまたはオスの DNA を 2 セット使用しても、実験用マウスに必要なすべてのものを得ることはできないということです。両方の染色体にすべての遺伝情報が含まれていますが、親の性別によって異なる遺伝子がオフになり、「遺伝的衝突」と呼ばれる状態になります。子孫に必要なすべての遺伝子を正しくオンにするには、両方のセットが必要です。研究者は、2 人の母親から遺伝子改変なしで作られたマウスの胚は約 10 日間しか成長しないことを発見しました。「胚は多少成長しますが、失敗します」とベリンガーは言います。

2004年、日本の科学者たちはマウスの卵子2個を使って、基本的に健康な子孫を得ることに成功した。卵子の1個は未成熟で、2つの重要な刷り込み遺伝子が「オン」になるように改変されており、あたかもそれが男性の遺伝的寄与であるかのように機能していた。それ以来、ベリンガーが関与していた研究チームを含む他の研究チームがこの研究結果を基に、2人の父親を持つマウスを生み出してきた。これはより困難であることが証明されている。

本日発表された研究で、中国の研究者らは異なる方法を試した。以前の研究を基に、彼らは染色体セットを1つだけ持つ遺伝子編集された胚性幹細胞を使用した。性別特異的な刷り込みに関与する遺伝子をオフにするのではなく、女性の場合は3つ、男性の場合は7つ削除した。次に、これらの細胞の核を卵子または精子に注入し、最終的に2人の父親または2人の母親を持つ生きたマウスに成長した。胚性幹細胞が機能するのは、子孫を作るために必要な遺伝情報の半分だけを持つ細胞を生成し、その情報を操作することができるためである。

2 匹の父親を持つマウスは生きたまま生まれ、約 2 日間生きたが、2 匹の母親を持つマウスは大人に成長し、自分の小さなマウスを産んだ。ベリンガー氏は、オスの幹細胞をさらに編集すると、2 人の父親を持つより健康なマウスが生まれるかもしれないと述べている。しかし、刷り込みのプロセスとその影響はまだ完全には理解されていないため、確信は持てない。それでも、この新しい論文は、複雑ではあるが洗練された単為生殖マウスの作製方法を報告している。「この技術的な偉業に感銘を受けました」とベリンガー氏は言う。「7 つの [遺伝子] 操作を行うのは簡単なことではありません。3 つの操作を行うのも簡単なことではありません。」

また、ベリンガー氏は、この新しい論文は哺乳類の生殖における雄と雌のゲノムの寄与のバランスがいかに微妙であるかを強調しているとも言う。科学者たちはまだそのバランスをどう操作するかを模索しているが、その理解はクローンや家畜の繁殖から、おそらくいつかは同性カップルが両親の遺伝物質を使って生物学的な子供を持つことを可能にすることまで、さまざまなことに影響を及ぼす可能性がある。マウスに使用されている現在のプロセスは、人間には現実的に使用できないだろう。しかし、「それを可能にする技術やちょっとした工夫が出てくると確信しています」とベリンガー氏は言う。