表面的には、ドラミは単なる平均的なマウスでした。 彼女は健康な体重に成長し、自分の子犬を産み、70歳の誕生日の近くで自然死しました。人間の年齢は約XNUMX歳で、実験用マウスとしてはまったく例外的ではありません。
一つのことを除いて：ドラミは凍結乾燥された細胞からクローン化されました。 そして、細胞だけでなく、精子や卵子ではなく、体細胞（私たちの体を構成する細胞）からクローン化されました。
ドラミは、生物多様性を保護する方法としてクローンを使用するという数十年にわたる推進への最新の進出です。 の勝利 ドリー羊 生殖細胞を使って動物を復活させることが可能であることを明らかにしました。 それ以来、絶滅した動物、または現在の動物をバイオバンクするという夢は、科学者の想像力をかきたててきました。 種のDNAを保存する強力な方法の320つは、精子を液体窒素に保存することです。 華氏約-XNUMX度では、細胞は何年にもわたって凍結する可能性があります。
しかし、XNUMXつの問題があります。 絶滅の危機に瀕している動物から生殖細胞を収集することは、穏やかに言えば、非常に困難です。 対照的に、いくつかの皮膚細胞を削ったり、毛皮を剃ったりするのは比較的簡単です。 これらの細胞には動物の完全なDNAが含まれていますが、壊れやすいものです。
新しい研究山梨大学の若山照彦博士が率いる、精子から皮膚への飛躍を遂げました。 チームは、高級料理人を誇りに思う高度な技術レシピを開発し、オスとメスの両方のドナーから収集した凍結乾燥体細胞から75匹の健康なマウスのクローンを作成することに成功しました。 ドラミを含む多くの子孫は、自分の子犬を飼い続けました。
成功率は最大で約0.2％、最低でもXNUMX％であり、この手法は効率的とはほど遠いものです。 しかし、この戦略は、より大きな全体像への道を切り開きます。つまり、絶滅危惧種の遺伝的変異を保存し、潜在的に復活させる能力です。
に ベン・ノヴァック博士、Revive＆Restoreの主任科学者であるこの研究は、その不完全さにもかかわらず、歓迎すべき進歩です。 「保全の観点から、生殖可能な組織タイプをバイオバンクするための新しい方法を革新することは大きなニーズです…したがって、この種の突破口を見るのは本当にエキサイティングです」と彼は言います。 と.
生物保存クックブック
細胞は気難しい生き物です。 風船のような壁に小さな分子工場がつながれた水っぽい塊を想像してみてください。 保護なしでセルを凍結すると、水っぽいコンポーネントが鋭い氷の結晶を形成し、セルの内部コンポーネントに損傷を与え、セルの壁に穴を開ける可能性があります。 針刺しの漏れのように常温に戻すと、細胞は生存する機会がありません。
科学者たちは最終的に、細胞を保存するための優れたレシピを考え出しました。重要なのは、化学的な不凍液を追加し、液体窒素の重金属タンクに細胞を保管することです。 細胞は、塔のような金属製のケージに滑り込む箱の中の小さなバイアルに吊るされています。 細胞の種類にもよりますが、何年も保存することができます。 問題？ セットアップは費用がかかり、保守が難しく、電源障害が発生しやすくなります。 中断があると、すべてのサンプルで壊滅的な損失が発生する可能性があります。 生物多様性のために、動物の近くにそのような洗練された設定をすることは常に実行可能であるとは限りません。
より良い方法が必要です。
数年前、和歌山は細胞貯蔵の限界を押し上げるために十字軍に参加しました。 彼はXNUMXつの特定の方法に焦点を合わせました：凍結乾燥。 食品中の栄養素を保存する方法としてバックパッカーや宇宙飛行士に最もよく知られている、凍結乾燥細胞は比較的単純であることが判明しました。 世紀の変わり目に、和歌山と彼のチーム それが可能であることを示した 生殖のために精子を凍結乾燥する。 レシピはとても頑強だった 精子を生かし続けた 何年もの間、国際宇宙ステーションに乗って、周囲のレベルの放射線に襲われていました。 それはまたにつながった 生きている子孫 机の引き出しにチャックされた後 XNUMX年間 気候制御なし。
体細胞は別の問題です。 精子とは異なり、私たちの体を構成する細胞は、水分子が私たちのDNA構造を抱き締める傾向がはるかに高く、核はより壊れやすいものです。 凍結すると、細胞がはるかに多くの損傷を受け、クローン作成に使用できなくなる可能性があることを意味します。
「これまで、凍結乾燥後に子孫を生み出した細胞は成熟した精子[精子]だけです」とチームは書いています。
新しいレシピ
新しい仕事は不可能でした：凍結乾燥した体細胞から動物のクローンを作ることができますか？
実験の最初のラウンドでは、チームは通常卵細胞をサポートする雌マウスから細胞を分離しました。 彼らは細胞をXNUMXつの保護化学物質に入れ、液体窒素でサンプルを凍結乾燥させました。 それはきれいではありませんでした。すべての細胞の保護膜が壊れ、DNAが粉々になりましたが、比較的無傷でした。
その後、チームは最大XNUMXか月の保管後に、凍結したサンプルを再水和しました。 彼らは生命のない粉末から、DNAを収容する種子のような構造である核を分離し、遺伝物質を吸い出した卵細胞に移植しました。 これは、ある本のテキストを別の本に置き換えるようなもので、生物学的な意味を完全に変えます。
それはもっと複雑になりました。 これらの最初の「編集された」卵細胞は、おそらくDNAと後成的損傷のために、繁殖できませんでした。 回避策として、チームは細胞を使用して複数の胚性細胞株を形成しました。 これらは回復力のある労働者であり、特にDNA損傷の修正に効果的です。
繁栄すると、チームは遺伝物質を吸い出し、黒い毛皮のマウスから卵に注入しました。 得られた胚は、代理母である白い毛皮のマウスで発育するために残されました。 結果として得られたすべての子犬は、完全に正常な体重と出生力で、DNAドナーの光沢のある黒い毛皮を身に付けました。
「成熟後、通常の実験用マウスと交配するために、XNUMX匹の雌とXNUMX匹の雄のクローンマウスをランダムに選択しました」とチームは説明しました。 約XNUMXか月で、クローン化されたメスのマウスはすべて次世代を産みました。XNUMXつの足、ひげ、およびマウスの習性は損なわれていません。 尾の先端から皮膚細胞を使って実験を繰り返し、チームはさらに数十匹のマウスのクローンを作成しました。
レシピは計画通りに進んでいませんでした。 ある奇妙な試験では、チームはオスのマウスの細胞を使用して次世代のクローンを作成し、すべての子孫がメスになりました。 深く掘り下げてみると、彼らはどういうわけか、生物学的男性を指定するY染色体がその過程で失われ、すべて女性につながることを発見しました。 セミッシラ島。 作者にとって、それはプロセスのねじれですが、実際の使用のためのパンクではありません。 「これらの結果は、Y染色体の喪失が起こったとしても、この技術は、ほとんど絶滅した種などの極端な状況で利用可能な遺伝資源に使用できることを示唆しています」と彼らは言いました。
保存のための図書館？
テクニックは完璧にはほど遠いです。 それは退屈で、成功率が低く、それでもエネルギーグリッドの故障を起こしやすい冷凍庫の保管温度を必要とします。
研究に関与していなかったハートフォードシャー大学のアレナ・パンツェ博士にとって、最も重要な質問は、遺伝物質をどれだけの期間保存できるかということです。 「このシステムが種やサンプルの効果的な長期保存を提供するためには、これらの条件での長期の無期限の保管を示すことが最も重要です」と彼女は言います。 と.
著者は、より多くの謎があることに同意します。 体は、精子と比較して体細胞のDNA損傷を修復するのに苦労する可能性があります。精子は、完全に機能する卵子の発達からエネルギーを奪います。 彼らの エピジェネティックス遺伝子のオン/オフを制御する方法も、再プログラミングが不完全なために混乱する可能性があります。
結局のところ、これは最初のステップにすぎません。 体細胞は、特に不妊動物や幼若動物の場合、生殖細胞に比べて捕獲しやすいです。 それをより簡単にそしてより安くすることはプラスです。 チームは現在、死体や糞便から遺伝物質を捕獲して範囲を広げることを目指しています。
「この研究で説明されているアプローチは、現在の銀行手法に代わるものを提供し、より許容できる温度を確実に許可することは大きな利点です」とパンス氏は述べています。
画像のクレジット： 和歌山他al./ネイチャーコミュニケーションズ
