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単細胞生物の遺伝子を利用しマウスを誕生させることに成功

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(著) (編集)

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Photo by:iStock
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 動物の細胞から万能の幹細胞を作ることはできる。だが最新の研究では、単一の細胞で構成される、動物ならざる単細胞生物から幹細胞を作り出し、それを用いることで動物であるマウスを誕生させることに成功したという。

 単細胞生物の「襟鞭毛虫(えりべんもうちゅう)」は、体長10μmにも満たない単細胞生物だが、動物と共に「コアノゾア類」を構成する私たちに近い存在ではある。

 襟鞭毛虫の遺伝子から作られた幹細胞を用いて、マウスをを誕生させることができたということは、幹細胞の基本的な仕組みは、動物の登場以前からすでに存在していたこということになる。

非動物の遺伝子から作られた幹細胞でマウスが誕生

 2012年にノーベル賞を受賞した山中伸弥氏は、Sox2遺伝子やOct4遺伝子などを利用することで、細胞を再プログラムし、どんな細胞にも変化できる幹細胞(iPS細胞)を作れることを発見した。

 じつは動物に一番近い親戚である襟鞭毛虫(えりべんもうちゅう)は、このSox2遺伝子やOct4遺伝子とほぼ同じ遺伝子を持っている。

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襟鞭毛虫(えりべんもうちゅう)の一種、Image:Monosiga_Brevicollis_Phase.jpg Stephen Fairclough / WIKI commons

 そこで今回、香港大学をはじめとする国際的な研究チームは、マウスのSox2遺伝子を使うかわりに、襟鞭毛虫のSox遺伝子でiPS細胞を作ってみた。

 このiPS細胞が本当に機能するか確かめるために、これを発達途中のマウスの胚に注入してみる。すると、きちんとしたマウスの赤ちゃんに育ってしまったのだ。

 そのマウスと襟鞭毛虫の遺伝子から誕生したキメラマウスは、毛皮の黒いブチ模様や黒い目など、マウス胚とiPS細胞がそれぞれ持っていたはずの特徴がある。

 つまり、襟鞭毛虫の遺伝子を利用して作られた幹細胞は、本当に動物を発生させていたということだ。

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左のマウスが、襟鞭毛虫の遺伝子から誕生したもの。右のマウスに比べて目の色がこく、毛皮にも黒いブチ模様がある。この違いは、襟鞭毛虫遺伝子から作られた幹細胞に使用された遺伝的マーカーによるもので、遺伝子そのものの影響ではない/Credit: Gao Ya and Alvin Kin Shing Lee, with thanks to the Centre for Comparative Medicine Research (CCMR) for their support

幹細胞の基本的メカニズムは動物が誕生する以前から存在

 単細胞生物である襟鞭毛虫は、じつは幹細胞をもっていない。だが幹細胞に関係する遺伝子があることから、なんらかの目的でそれを使っていたことがわかる。

 そしてその機能は、やがて動物が幹細胞を作り、発達するために不可欠なものになったと考えられる。

 この新発見は、遺伝子という進化の道具がきわめて多種多様な用途に使われていることを告げている。

 多細胞生物が登場するずっと以前、初期の生命たちは遺伝子を利用して、専門的な役割を果たす細胞を作るための仕組みを進化させた。そしてその仕組みは、のちに多細胞生物に応用されていった。

 今回の発見は、そうした生物の進化の神秘だけでなく、医療の進歩にもつながるだろうと期待される。

 幹細胞の仕組みをより深く理解することで、より効果的な幹細胞治療を考案したり、再生医療に使われる細胞再プログラミング技術が改善されるかもしれない。

 こうした動物ならざる生き物の遺伝子は、特定の状況においては、動物の遺伝子よりも優れた性能を発揮する可能性もあるとのことだ。

 この研究は『Nature Communications』(2024月11月14日付)に掲載された。

References: Scientists Create “Extraordinary” Mouse Using Gene Older Than Animal Life Itself

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この記事へのコメント 12件

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  1. 生命の創造に手を出すのは神の領域に
    相反してるじゃないのかな
    遺伝子技術の追求はわかるけど、何か
    もやもやする

    • -3
    1. 今もその 神 の解釈違いで世界でアホほど人が亡くなって居るので定義を明確にしたいが
      出来ないから戦争が無くならない訳なので気軽に外でそのワードを口にしない方が良い

      もやもやも分かるが

      • +5
  2. 臓器移植に使えそうだな
    3Dプリンターの進化で臓器作れるようになるのとどちらが早いかな

    • +1
  3. ゲノム解析で襟鞭毛虫が動物に近縁であることは知られていた。その襟鞭毛虫が持つ多能性幹細胞作成に関する遺伝子をマウスの胚に導入して元々持っている同系の遺伝子と入れ替えたら普通にマウスになったという実験。昔からhox遺伝子とかでもイソギンチャクとイモリみたいに極端に異なる種間で導入して正常な発生を成功させているからその応用だと思う。あくまで発生のツールであって黒電話とスマホを作るのに同じ規格の工具を使っているようなもの。

    • +5
    1. 一段階抜けてた。襟鞭毛虫の遺伝子をマウスの細胞がもつそれと入れ替える形で導入して幹細胞を作りそれをマウス胚に注入したら正常に発育した、とのことでした。すまぬ・・・

      • +2
  4. このキメラマウスの精子や卵子には襟鞭毛虫の遺伝子が含まれているのだろうか?

    • 評価
    1. その説明をする前に動物の細胞分裂の仕組みを理解する必要がある 少し長くなるぞ
      (多くの)動物の体細胞は元々の組織とは異なる組織の細胞を分裂により生じさせることはできない。例えば皮膚の細胞から分裂した細胞が骨の細胞や筋肉の細胞になることはできない。
      しかし、動物は最初は受精卵という一つの細胞が分裂することで様々な種類の体細胞を生じさせていくことで体が出来上がる。つまり動物の細胞は受精卵の時点では持っていた様々な種類の細胞にも分裂していける能力を途中で無くしてしまうということになる。しかも、同一の個体の全ての細胞は全て同じ遺伝子を持っている。ということは、様々な細胞に分裂していける能力がある細胞において、その能力を発揮させている遺伝子発現機構を他の細胞で再現することが出来れば、どんな細胞にもその能力を持たせられるのではないか?

      • +6
    2. この様々な種類の細胞に分裂できる能力を持たせる遺伝子発現をさせる遺伝子が山中伸弥博士により突き止められ、その遺伝子を組み込むことで様々な細胞に分裂できる能力を持たされた細胞がiPS細胞である。ここまで前提知識である。
      さて、この細胞に様々な種類の細胞に分裂できる能力を持たせる遺伝子とは具体的にはSox2とOct3/4とKlf4とc-Mycなのだが、単細胞生物、つまり様々な種類の細胞に分裂する必要が無い生物にもSox2と同様の遺伝子やOct3/4と同様の遺伝子を持っているものがいる。そこで、それらの単細胞生物のSox2と同様の遺伝子やOct3/4と同様の遺伝子を使っても様々な種類の細胞に分裂できる細胞がつくれるか、それらの遺伝子を組み込んだ細胞でマウスの胚の細胞を置き換えてもマウスが誕生するか、つまりマウスの全細胞に分裂できるかという形で実験してみた。

      • +7
    3. すると、Sox2と同様の遺伝子を使った場合はマウスが誕生した(この記事に書かれている結果)。しかし、Oct3/4と同様の遺伝子を使った場合はマウスが誕生しなかった。
      このことから、Sox2と同様の遺伝子はあまり変化せずに、一方でOct3/4と同様の遺伝子に大きな変化が生じたことにより、動物に様々な種類の細胞に分裂できる能力を持つ細胞ができるようになったのであろうとしている。

      • +8
      1. そこに気づくとは・・・やはり天才か・・・

        • 評価

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