男性の皮膚細胞から作られた卵からXNUMX人の父親を持つマウスが生まれました

XNUMX 匹のマウスが、同性の両親から生まれた子孫の殿堂入りを果たし、片親から生まれた子孫への扉を開きました。

に掲載された研究では 自然、研究者は、オスのマウスの尾から皮膚細胞をこすり落とし、それらを使用して機能的な卵細胞を作成した方法を説明しました. 精子で受精し、代理母に移植すると、胚は健康な子犬を生み出し、成長して自分の赤ちゃんを産みました.

この研究は、複製を書き換えようとする XNUMX 年にわたる試みの最新のものです。 卵子と精子の出会いは定説のままです。 重要なのは、XNUMX つの半分がどのように生成されるかです。 iPSC (人工多能性幹細胞) 技術のおかげで、科学者は自然を迂回して エンジニア機能卵, 人工卵巣を再建する、健康を生み出す XNUMX匹の母親からのマウス. しかし、XNUMX 人の父親から健康な子孫が生まれるレシピを解読できた人はいません。

九州大学の林克彦博士は、体外で配偶子 (精子と卵子) を操作するという野心的な目標を率いてきました。 彼の解決策は巧妙なハックから生まれました。 シャーレ内で培養すると、iPSC 細胞は染色体と呼ばれる DNA の束を失う傾向があります。 通常、これは細胞の遺伝的完全性を破壊するため、大きな頭痛の種です。

林は、メカニズムを乗っ取ることができることに気づきました。 Y 染色体を脱落させた細胞を選択し、チームは成熟した卵細胞に完全に発達するまで細胞を育てました。 男性の皮膚細胞として始まった細胞は、正常な精子との受精後、最終的に正常なマウスに発達しました。

「村上と共同研究者のプロトコルは、生殖生物学と受胎能研究に新たな道を開きます。」 と 博士。 カリフォルニア大学サンフランシスコ校 (UCSF) の Jonathan Bayerl と Diana Laird は、この研究には関与していません。

この戦略がヒトで機能するかどうかはまだ分からない。 マウスでの成功率は非常に低く、わずか XNUMX パーセントを超えていました。 しかし、この研究は、生殖の可能性の領域の境界をさらに押し広げる概念の証明です。 そしておそらくもっと直接的に、基礎となる技術は、ダウン症候群などの最も一般的な染色体障害のいくつかに対処するのに役立ちます.

「これは、幹細胞から卵子と精子を生成するための非常に重要なブレークスルーです。」 と エディンバラ大学リプロダクティブ ヘルス MRC センターの Rod Mitchell 博士は、この研究には関与していませんでした。

生殖革命

林は生殖技術の変革に長年取り組んできたベテランです。 2020年、 彼のチーム 皿の中で細胞が卵細胞に成熟するのを助ける遺伝子変化について説明しました。 一年後、彼らは 再構築された卵巣細胞 受精卵を健康な子マウスに育てました。

これらの技術の中核をなすのが iPSC です。 科学者は化学浴を使用して、皮膚細胞などの成熟細胞を幹細胞のような状態に戻すことができます。 iPSC は基本的には生物学的な遊び場です。化学的な「練り込み」のスープで、iPSC はほぼすべてのタイプの細胞に誘導され、形作られます。

その柔軟性のために、iPSC は制御も困難です。 ほとんどの細胞と同様に、それらは分裂します。 しかし、ペトリ皿に長時間入れておくと、反抗し、染色体の一部を脱落または複製します。 異数性と呼ばれるこのXNUMX代のアナーキーは、細胞の均一な集団を維持しようとする科学者の仕事の悩みの種です.

しかし、新しい研究が示すように、その分子反乱は雄細胞から卵子を生成するための贈り物です.

X が Y と出会い、…O と出会う？

性染色体の話をしましょう。

ほとんどの人は、XX または XY のいずれかを持っています。 X と Y はどちらも DNA の大きな束である染色体であり、スプールに巻き付けられた絵の糸です。 生物学的には、XX は通常卵子を生成しますが、XY は通常精子を生成します。

しかし、ここに問題があります。科学者は、両方のタイプの細胞が同じ株から始まることを長い間知っていました. 始原生殖細胞、または PGC と呼ばれるこれらの細胞は、X 染色体または Y 染色体のいずれにも依存せず、初期の発生を周囲の化学環境に依存していると Bayerl と Laird は説明した。

たとえば、2017 年に林のチームは、胚性幹細胞を PGC に変換し、これを胎児の卵巣または精巣細胞と混合すると、人工卵子または精子のいずれかに成熟しました。

ここで、チームは XY セルを XX セルに変換するというより難しいタスクを引き受けました。 彼らは、Y 染色体を脱落させたマウス由来の胚性幹細胞のグループから始めました。 X染色体のみをつかむグローインザダークタグを使用して、光の強度に基づいて細胞内にいくつのコピーがあったかを監視できました（XXはXYよりも明るく光ることを思い出してください）.

シャーレ内で細胞を XNUMX ラウンド培養した後、研究チームは細胞の約 XNUMX% が散発的に Y 染色体を失っていることを発見しました。 XY ではなく、箸の半分を失ったように、X が XNUMX つだけになりました。 次に、チームは、XO と呼ばれるこれらの細胞を選択的に分裂させました。

理由？ 細胞は、XNUMX つの新しい染色体に分裂する前に染色体を複製します。 細胞には X 染色体が XNUMX つしかないため、複製後、娘細胞の一部は最終的に XX、つまり生物学的に女性になります。 リバーシンと呼ばれる薬を追加すると、プロセスが進み、XX 細胞の数が増加しました。

その後、チームは以前の作業を利用しました。 彼らは XX 細胞を PGC 様細胞 (卵子や精子に発達する細胞) に変換し、胎児の卵巣細胞を加えて、変換された男性の皮膚細胞を成熟卵子に押し上げました。

究極のテストとして、彼らは通常のマウスの精子を実験室で作った卵に注入しました。 雌の代理母の助けを借りて、青空の実験では半ダース以上の子犬が生まれました. 彼らの体重は従来の方法で生まれたマウスに似ており、代理母は健康な胎盤を発達させました. すべての子犬は成人期に成長し、自分の赤ちゃんをもうけました。

境界を押す

技術はまだ初期の段階です。 一つには、その成功率が非常に低く、移植された7個の胚のうち、完全に成長した成体になるまで生きたのはわずか630個でした。 成功する可能性はわずか 1.1% であり、特にマウスでは、この技術を人間の男性カップルに持ち込むのは難しい。 赤ん坊のマウスは、体重の点では比較的正常に見え、繁殖することができましたが、遺伝的またはその他の欠陥を抱えている可能性もあり、チームはさらに調査したいと考えています.

「マウスと人間には大きな違いがあります。」 と 以前の会議での林。

とはいえ、繁殖はさておき、この研究は染色体異常を理解するのにすぐに役立つかもしれません. たとえば、ダウン症候群は 21 番染色体の余分なコピーによって引き起こされます。研究チームは、同様の欠陥を持つマウスの胚性幹細胞をリバーシン (XY 細胞を XX 細胞に変換するのを助ける薬剤) で処理すると、マウスからダウン症を取り除くことを発見しました。他の染色体に影響を与えることなく余分なコピー。 人間が使用できる状態にはほど遠いです。 ただし、この技術は、他の科学者が同様の染色体障害の予防またはスクリーニング手段を見つけるのに役立つ可能性があります.

しかし、おそらく最も興味深いのは、この技術が生殖生物学にどのような影響を与えるかということです。 大胆な実験で、チームは、単一の雄 iPSC 系統からの細胞が子孫、つまり成体に成長した子犬を産むことができることを示しました。

代理母の助けを借りて、「これはまた、遠い将来、一人の男性が生物学的な子供を産むことができることを示唆しています」と、北海道大学の生命倫理学者である石井哲也博士は述べています。 この研究はまた、絶滅危惧種の哺乳類をたった XNUMX 匹のオスから繁殖させ、生物保護を促進する可能性もあります。

林は、彼の仕事の倫理と社会的影響を十分に認識しています。 しかし今のところ、彼は人々を助け、繁殖のルールを解読し、書き換えることに焦点を当てています.

バイエル氏とレアード氏は、この研究は「生殖生物学におけるマイルストーン」を示すものだと述べた。

画像クレジット: 林克彦、大阪大学

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• 情報源： https://singularityhub.com/2023/03/28/mice-with-two-dads-were-born-from-eggs-made-from-male-skin-cells/