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絶滅危惧種アマミトゲネズミのiPS細胞から卵子と精子を作出

生殖発生生物学系の黒岩麻里教授が研究材料としているアマミトゲネズミ(Tokudaia osimensis)のiPS細胞が樹立されました。本研究は、宮崎大学、理化学研究所、京都大学、滋賀医科大学との共同研究です。なお、北海道大学のホームページにおいても公開されています。

哺乳動物の雌雄は性染色体によって決まります。メスならばXX型、オスならばXY型であり、オスとして発生するためにはY染色体の遺伝子が必要不可欠です。奄美大島のみに生息する国指定天然記念物で絶滅危惧IB類のアマミトゲネズミは、進化の過程でY染色体を失っており、極めて稀な性染色体構成(雌雄ともにXO型)をもつため、ゲノムの雌雄差がほとんど見いだされていない不思議な動物です。性決定様式や染色体構成、あるいは生物の進化など様々な観点から、非常に興味深い研究ターゲットですが、その希少性から実際にトゲネズミの胚や個体を使った解析は現実的ではありません。

宮崎大学の本多新(ほんだ あらた)博士を中心とした共同研究チームは、メスのアマミトゲネズミ尾部先端の細胞からiPS細胞(人工多能性幹細胞)を樹立しました。その後、iPS細胞をマウス胚に注入しマウスとの異種間キメラを作製しました。メスのアマミトゲネズミから作られたiPS細胞はマウスとの異種間キメラとして全身に寄与し、成体の卵巣では卵子に分化していましたが、驚くべきことに精巣では精子にも分化していました。一般的な哺乳類ではメスの細胞から精子は生じません。なぜならメスの細胞はY染色体の遺伝子をもたないからです。以上のことから、アマミトゲネズミの細胞はY染色体消失という進化により、卵子にも精子にも分化できる柔軟性を獲得していることが判明しました。また、この柔軟性は、黒岩教授の先行研究において判明している、アマミトゲネズミのY染色体の遺伝子は消失する際にX染色体に移動し、オスもメスも共有するようになったという知見から支持されます。

今回の研究は、哺乳動物における性決定様式進化を紐解くだけでなく、種の完全喪失の備えとしてiPS細胞の活用が効果的であることを示唆しています。今後は体外で効率良くアマミトゲネズミの卵子や精子を作出して初期胚をつくり、その性染色体構成と発生メカニズムの相関を調べる研究や、他の絶滅危惧種でも同様の研究を行うことにより、iPS細胞を経由した稀少生物資源の保護への展開が期待されます(注1)。

注1:本研究では絶滅危惧種アマミトゲネズミのiPS細胞から卵子と精子を生じさせることに成功しました。今後は他の絶滅危惧種への展開も期待されます。しかし、iPS細胞から作出された卵子や精子を用いてさらに個体を作出するのは、現在の技術では非常に困難です。この実現にはさらなる研究の発展が必要不可欠です。また、もしも将来個体が作出されたとしても、その個体は貴重な生物資源として厳重に管理された屋内環境などでのみ、復活・飼育されるべきです。そのような個体を野生に放つような展開は、野生個体群への新たな悪影響を与えかねないため、現段階では絶対に行われるべきではありません。絶滅危機への最も有効な手段は生息域内での保護活動に他なりません。

プレスリリース原稿より抜粋した図

 

発表論文:Arata Honda, Narantsog Choijookhuu, Haruna Izu, Yoshihiro Kawano, Mizuho Inokuchi, Kimiko Honsho, Ah-Reum Lee, Hiroki Nabekura, Hiroshi Ohta, Tomoyuki Tsukiyama, Yasuhide Ohinata, Asato Kuroiwa, Yoshitaka Hishikawa, Mitinori Saitou, Takamichi Jogahara, Chihiro Koshimoto (2017) Flexible adaptation of male germ cells from female iPS cells of endangered Tokudaia osimensis. Science Advances 3: e1602179 (http://advances.sciencemag.org/content/3/5/e1602179.full)

 

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